Java笔记（七）多线程

一个独立程序的每一次运行称为一个进程。每一个进程中又可以包含多个同时执行的子任务，对应于多个线程。
1.多线程编程基础
（1）线程的概念
进程：创建一个进程代价大，设置一个进程要占用想当一部分处理器时间和内存资源，而且进程间的通信也很不方便。
如果同一个应用程序需要并行处理多件任务，就不必建立多个进程，而是在一个进程中建立多个线程。
在Java中创建多线程的方法：（继承Thread类和实现Runnable接口）
（2）Thread类
当JVM执行单线程的Java程序时，只有一个非后台线程，例如执行中的main方法。
Java的Thread类封装了Java程序中的一个线程（对象）需要拥有的属性和方法。
从Thread类派生一个子类，并创建这个子类的对象，就可以产生一个新的线程。这个子类应该重写Thread类的run方法，在run方法中写入需要在新线程中执行的语句段。这个子类的对象需要调用start方法来启动，新线程将自动进入run方法。原线程将同时继续往下执行。
Thread类直接继承了Object类，并实现了Runnable接口。Thread类位于java.lang包中。
（3）Runnable接口
Runnable接口也是Java多线程机制的一个重要部分，实际上他只有一个run()方法。实现Runnable接口的类对象可以用来创建线程，这时start方法启动此线程就会在此线程上运行run()方法。
在编写复杂程序时相关的类可能已经继承了某个基类，而Java不支持多继承，在这种情况下，便需要通过实现Runnable接口来生成多线程。其实使用Runnable接口的好处不仅在于解决了多继承的问题，与Thread类相比，Runnable接口更适合多线程处理同一资源。
（4）线程间的数据共享
当多个线程的执行代码来自同一个类的run方法时。即称他们共享相同的代码；当共享相同的对象时，即他们共享相同的数据。使用Runnable接口轻松实现多个线程共享相同的数据，只要用同一个实现了Runnable接口的实例作为参数创建多个线程就可以了。
（5）多线程的同步控制
被多个线程共享的数据在同一时刻只允许一个线程处于操作之中，这就是同步控制中的一个问题：线程的互斥。
在Java中，利用对象的“锁旗标”可以实现线程间的互斥操作。每个对象都有一个“锁旗标”与之相连。一个对象的锁旗标只有一个，所以利用一个对象锁旗标的争夺，可以实现不同线程的互斥效果，当一个线程获得锁旗标后，需要该锁旗标的其他线程只能处于等待状态。
关键字：synchronized可以实现与一个锁旗标的交互。例如： synchronized（对象）｛代码块｝
Synchronized功能：首先判断对象的锁旗标是否在，如果在就获得锁旗标，然后就可以执行紧随其后的代码段；如果对象的锁旗标不再（已被其他线程拿走），就进入等待状态，直到获得锁旗标。当被synchronized限定的代码段执行完后，就释放锁旗标。
除了可以对指定的代码段进行同步控制之外，还可以定义整个方法在同步控制下执行，只要在方法定义前加上synchronized关键字即可。
数据共享和线程互斥操作经常是密不可分的。
（6）线程之间的通信（多线程的执行往往需要互相之间的配合）
java.lang.Object类的wait、notify等方法为线程间的通信提供了有效手段。
public final void wait();//调用该方法，该线程暂停进入等待池，直到调用notify或notifyAll方法
public void notify();//唤醒等待该对象锁旗标的第一个线程
public void notifyAll();//唤醒等待该对象锁旗标的所有线程，具有最高优先级的首先被唤醒并执行
（7）后台线程
后台线程（也叫守护线程）通常是为了辅助其他线程运行的线程，他不妨碍程序的终止，只要还有前台线程在运行，这个进程就不会结束，如果没有了前台线程运行，则不管有没有后台线程运行，进程都该结束。
如果对某个线程对象在启动（调用start方法）之前调用了setDaemon(true)方法，这个线程就变成了后台线程。
2.线程的生命周期
（1）线程的几种基本状态


一个线程在任何一个时刻都处于某种线程状态。
（1.线程启动并进入就绪状态。2.运行状态（各线程分时占用CPU）。3.死亡状态。4.堵塞状态（调用sleep方法后；执行synchronized同步代码块；调用wait方法后）。）
Thread类API函数isAlive()，判断线程状态。
（2）死锁问题
陷入一个彼此等待的轮回中，任何一个线程都动弹不得，就陷入死锁。
（3）控制线程的生命
用stop方法可以结束线程生命，但如果一个线程正在操作共享数据段，操作过程没有完成就用stop结束的话，将会导致数据的不完整，因此并不提倡使用此方法。通常通过控制run方法中循环条件的方式来结束一个线程。
3.线程的优先级
控制多个线程在同一个CPU上以某种顺序运行称为线程调度，JVM支持一种非常简单的、确定的算法，叫做固定优先级算法，这个算法基于线程的优先级对其进行调度。
每个Java线程都有一个优先级，其范围都在Thread.MIN_PRIORITY（常数1）和Thread.MAX_PRIORITY（常数10）之间，默认情况下，每个线程的优先级都设置为Thread.NORM_PRIORITY（常数5）。具有较高优先级的线程比优先级较低的线程优先执行。在某个线程A运行过程中创建的新的线程对象B初始状态具有和线程A相同的优先级。并且如果A是一个后台程序，则B也是一个后台程序，也可以在创建之后的任何时候，通过setPriority(int priority)方法改变其原来的优先级。
对于相同优先级的线程，Java的处理是随机的，如何处理这些线程取决于底层的操作系统的策略。Java支持10个优先级，但是底层系统支持的优先级更少，这样会照成一些混乱，因此只能将优先级作为一种很粗略的工具使用，最后的控制可以通过明智的使用yield()函数来完成。假设某个线程正在运行，则只有出现一下情况才会暂停运行：（一个具有更高优先级的线程变为就绪状态；由于输入输出（或其他原因），调用sleep、wait、yield方法使其发生堵塞；对于支持时间分片的系统，时间片的时间期满）。
在某些情况下，优先级相同的线程分时运行；在另一些情况下，线程将一直运行到结束。通常情况下，请不要依靠线程的优先级来控制线程的状态。
JVM不是时间分片的，通常，在一个线程内部插入yield()语句，这个方法会使正在运行的线程暂时放弃执行，这时具有相同优先级的线程就有机会获得调度开始执行，但较低优先级的线程仍将被忽略不参加调度。
对于分时系统，如果所有处于可运行状态的线程都具有相同的优先级，他们将以循环的方式被调度，因此能够在时间片内被执行，所以没必要使用yield方法；但在非分时系统中，互相协作的相同优先级线程应定期调用yield方法，以便能够平滑的处理其他相同优先级线程。