java多線程總結

今天編寫多線程遇到了個問題，所以上網找了些java多線程的資料，現做一下總結。

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先來說一下我的問題：

父線程開啓一個子線程，子線程中Thread.sleep(timeout),如果父線程沒有退出，子線程可以從睡眠中醒來，但是如果父線程已經退出，子線程就不會醒來，就是說Thread.sleep(timeout)後面的代碼將不會執行。

 

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這個哥們寫得很好理解，轉一下：http://express.ruanko.com/ruanko-express_6/webpage/tech4.html

 

多線程編程一直是學員們比較頭痛和心虛的地方，因爲線程執行順序的不可預知性和調試時候的困難，讓不少人在面對多線程的情況下選擇了逃避，採用單線程的方式，其實只要我們對線程有了明確的認識，再加上java內置的對多線程的天然支持，多線程編程不再是一道難以逾越的鴻溝。

進程、線程、併發執行

首先我們先來認識一下進程、線程、併發執行的概念：

　 一般來說，當運行一個應用程序的時候，就啓動了一個進程，當然有些會啓動多個進程。啓動進程的時候，操作系統會爲進程分配資源，其中最主要的資源是內存空間，因爲程序是在內存中運行的。

在進程中，有些程序流程塊是可以亂序執行的，並且這個代碼塊可以同時被多次執行。實際上，這樣的代碼塊就是線程體。線程是進程中亂序執行的代碼流程。當多個線程同時運行的時候，這樣的執行模式成爲併發執行。

下面我以一個日常生活中簡單的例子來說明進程和線程之間的區別和聯繫：

這副圖是一個雙向多車道的道路圖，假如我們把整條道路看成是一個“進程”的話，那麼圖中由白色虛線分隔開來的各個車道就是進程中的各個“線程”了。

1. 這些線程（車道）共享了進程（道路）的公共資源（土地資源）。
2. 這些線程（車道）必須依賴於進程（道路），也就是說，線程不能脫離於進程而存在（就像離開了道路，車道也就沒有意義了）。
3. 這些線程（車道）之間可以併發執行（各個車道你走你的，我走我的），也可以互相同步（某些車道在交通燈亮時禁止繼續前行或轉彎，必須等待其它車道的車輛通行完畢）。
4. 這些線程（車道）之間依靠代碼邏輯（交通燈）來控制運行，一旦代碼邏輯控制有誤（死鎖，多個線程同時競爭唯一資源），那麼線程將陷入混亂，無序之中。
5. 這些線程（車道）之間誰先運行是未知的，只有在線程剛好被分配到CPU時間片（交通燈變化）的那一刻才能知道。

JVM與多線程

Java編寫的程序都運行在Java虛擬機（JVM）中，在JVM的內部，程序的多任務是通過線程來實現的。

每用java命令啓動一個java應用程序，就會啓動一個JVM進程。在同一個JVM進程中，有且只有一個進程，就是它自己。在這個JVM環境中，所有程序代碼的運行都是以線程來運行的。JVM找到程序的入口點main（），然後運行main（）方法，這樣就產生了一個線程，這個線程稱之爲主線程。當main方法結束後，主線程運行完成。JVM進程也隨即退出。

操作系統將進程線程進行管理，輪流（沒有固定的順序）分配每個進程很短的一段時間（不一定是均分），然後在每個進程內部，程序代碼自己處理該進程內部線程的時間分配，多個線程之間相互的切換去執行，這個切換時間也是非常短的。

Java語言對多線程的支持

Java語言對多線程的支持通過類Thread和接口Runnable來實現。這裏就不多說了。這裏重點強調兩個地方：

// 主線程其它代碼段
ThreadClass subThread = new ThreadClass();
subThread.start();
// 主線程其它代碼段
subThread.sleep(1000);

有人認爲以下的代碼在調用start（）方法後，肯定是先啓動子線程，然後主線程繼續執行。在調用sleep（）方法後CPU什麼都不做，就在那裏等待休眠的時間結束。實際上這種理解是錯誤的。因爲：

1. start（）方法的調用後並不是立即執行多線程代碼，而是使得該線程變爲可運行態（Runnable），什麼時候運行是由操作系統決定的。
2. Thread.sleep（）方法調用目的是不讓當前線程獨自霸佔該進程所獲取的CPU資源，以留出一定時間給其他線程執行的機會（也就是靠內部自己協調）。

線程的狀態切換

前面我們提到，由於線程何時執行是未知的，只有在CPU爲線程分配到時間片時，線程才能真正執行。在線程執行的過程中，由可能會因爲各種各樣的原因而暫停（就像前面所舉的例子一樣：汽車只有在交通燈變綠的時候才能夠通行，而且在行駛的過程中可能會出現塞車，等待其它車輛通行或轉彎的狀況）。

這樣線程就有了“狀態”的概念，下面這副圖很好的反映了線程在不同情況下的狀態變化。

• 新建狀態（New）：新創建了一個線程對象。
• 就緒狀態（Runnable）：線程對象創建後，其他線程調用了該對象的start（）方法。該狀態的線程位於可運行線程池中，變得可運行，等待獲取CPU的使用權。
• 運行狀態（Running）：就緒狀態的線程獲取了CPU，執行程序代碼。
• 阻塞狀態（Blocked）：阻塞狀態是線程因爲某種原因放棄CPU使用權，暫時停止運行。直到線程進入就緒狀態，纔有機會轉到運行狀態。阻塞的情況分三種：
  1. 等待阻塞：運行的線程執行wait（）方法，JVM會把該線程放入等待池中。
  2. 同步阻塞：運行的線程在獲取對象的同步鎖時，若該同步鎖被別的線程佔用，則JVM把該線程放入鎖。
  3. 其他阻塞：運行的線程執行sleep（）或join（）方法，或者發出了I/O請求時，JVM會把該線程置爲阻塞狀態。當sleep（）狀態超時、join（）等待線程終止或者超時、或者I/O處理完畢時，線程重新轉入就緒狀態。
• 死亡狀態（Dead）：線程執行完了或者因異常退出了run（）方法，該線程結束生命週期。

Java中線程的調度API

Java中關於線程調度的API最主要的有下面幾個：

1. 線程睡眠：Thread.sleep（long millis）方法
2. 線程等待：Object類中的wait（）方法
3. 線程讓步：Thread.yield（） 方法
4. 線程加入：join（）方法
5. 線程喚醒：Object類中的notify（）方法

關於這幾個方法的詳細應用，可以參考SUN的API。這裏我重點總結一下這幾個方法的區別和使用。

sleep方法與wait方法的區別：

1. sleep方法是靜態方法，wait方法是非靜態方法。
2. sleep方法在時間到後會自己“醒來”，但wait不能，必須由其它線程通過notify（All）方法讓它“醒來”。
3. sleep方法通常用在不需要等待資源情況下的阻塞，像等待線程、數據庫連接的情況一般用wait。

sleep/wait與yeld方法的區別：調用sleep或wait方法後，線程即進入block狀態，而調用yeld方法後，線程進入runnable狀態。

wait與join方法的區別：

1. wait方法體現了線程之間的互斥關係，而join方法體現了線程之間的同步關係。
2. wait方法必須由其它線程來解鎖，而join方法不需要，只要被等待線程執行完畢，當前線程自動變爲就緒。
3. join方法的一個用途就是讓子線程在完成業務邏輯執行之前，主線程一直等待直到所有子線程執行完畢。

通過上面的介紹相信同學們對java裏面的多線程已經有了基本的瞭解和認識。其實多線程編程並沒有大家想象中的那麼難，只要在實際的學習，工作當中不斷的加以練習和使用，相信大家很快就能掌握其中的奧妙，從而編寫出賞心悅目的java程序。

 

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Java線程中sleep()、wait()和notify()和notifyAll()、yield()、join()等方法的用法和區別

Java線程中sleep()、wait()和notify()和notifyAll()、suspend和resume()、yield()、join()、interrupt()的用法和區別 

從操作系統的角度講，os會維護一個ready queue（就緒的線程隊列）。並且在某一時刻cpu只爲ready queue中位於隊列頭部的線程服務。 
但是當前正在被服務的線程可能覺得cpu的服務質量不夠好，於是提前退出，這就是yield。 
或者當前正在被服務的線程需要睡一會，醒來後繼續被服務，這就是sleep。 
sleep方法不推薦使用，可用wait。 
線程退出最好自己實現，在運行狀態中一直檢驗一個狀態，如果這個狀態爲真，就一直運行，如果外界更改了這個狀態變量，那麼線程就停止運行。 
sleep()使當前線程進入停滯狀態，所以執行sleep()的線程在指定的時間內肯定不會執行；yield()只是使當前線程重新回到可執行狀態，所以執行yield()的線程有可能在進入到可執行狀態後馬上又被執行。 
sleep()可使優先級低的線程得到執行的機會，當然也可以讓同優先級和高優先級的線程有執行的機會；yield()只能使同優先級的線程有執行的機會。 
當調用wait()後，線程會釋放掉它所佔有的“鎖標誌”，從而使線程所在對象中的其它synchronized數據可被別的線程使用。 
waite()和notify()因爲會對對象的“鎖標誌”進行操作，所以它們必須在 synchronized函數或synchronized　block中進行調用。如果在non-synchronized函數或non- synchronized　block中進行調用，雖然能編譯通過，但在運行時會發生IllegalMonitorStateException的異常。 

線程的狀態 
線程有四種狀態，任何一個線程肯定處於這四種狀態中的一種： 
1)    產生（New）：線程對象已經產生，但尚未被啓動，所以無法執行。如通過new產生了一個線程對象後沒對它調用start()函數之前。 
2)    可執行（Runnable）：每個支持多線程的系統都有一個排程器，排程器會從線程池中選擇一個線程並啓動它。當一個線程處於可執行狀態時，表示它可能正處於線程池中等待排排程器啓動它；也可能它已正在執行。如執行了一個線程對象的start()方法後，線程就處於可執行狀態，但顯而易見的是此時線程不一定正在執行中。 
3)    死亡（Dead）：當一個線程正常結束，它便處於死亡狀態。如一個線程的run()函數執行完畢後線程就進入死亡狀態。 
4)    停滯（Blocked）：當一個線程處於停滯狀態時，系統排程器就會忽略它，不對它進行排程。當處於停滯狀態的線程重新回到可執行狀態時，它有可能重新執行。如通過對一個線程調用wait()函數後，線程就進入停滯狀態，只有當兩次對該線程調用notify或notifyAll後它才能兩次回到可執行狀態。 

用法 
sleep() 
在指定的毫秒數內讓當前正在執行的線程休眠（暫停執行），此操作受到系統計時器和調度程序精度和準確性的影響。 

由於sleep()方法是Thread類的方法，因此它不能改變對象的機鎖。所以當在一個Synchronized方法中調用sleep（）時，線程雖然休眠了，但是對象的機鎖沒有被釋放，其他線程仍然無法訪問這個對象。sleep()方法不需要在同步的代碼塊中執行。但是sleep()可以通過interrupt()方法打斷線程的暫停狀態，從而使線程立刻拋出InterruptedException。 

wait()和notify()和notifyAll() 
wait()方法則會在線程休眠的同時釋放掉機鎖，其他線程可以訪問該對象。wait()必須在同步的代碼塊中執行。當一個線程執行到wait()方法時，它就進入到一個和該對象相關的等待池中，同時失去了對象的機鎖，可以允許其它的線程執行一些同步操作。但是wait()可以通過interrupt()方法打斷線程的暫停狀態，從而使線程立刻拋出InterruptedException。 

wait可以讓同步方法或者同步塊暫時放棄對象鎖,而將它暫時讓給其它需要對象鎖的人(這裏應該是程序塊,或線程)用,這意味着可在執行wait()期間調用線程對象中的其他同步方法!在其它情況下(sleep啊,suspend啊),這是不可能的.但是注意我前面說的,只是暫時放棄對象鎖,暫時給其它線程使用,我wait所在的線程還是要把這個對象鎖收回來的呀.wait什麼?就是wait別人用完了還給我啊！ 

好,那怎麼把對象鎖收回來呢? 

第一種方法,限定借出去的時間.在wait()中設置參數,比如wait(1000),以毫秒爲單位,就表明我只借出去1秒中,一秒鐘之後,我自動收回. 

第二種方法,讓借出去的人通知我,他用完了,要還給我了.這時,我馬上就收回來.哎,假如我設了1小時之後收回,別人只用了半小時就完了,那怎麼辦呢?靠!當然用完了就收回了,還管我設的是多長時間啊. 

那麼別人怎麼通知我呢?相信大家都可以想到了,notify(),這就是最後一句話"而且只有在一個notify()或notifyAll()發生變化的時候，線程纔會被喚醒"的意思了. 

notify()喚醒在此對象監視器上等待的單個線程。當它被一個notify()方法喚醒時，等待池中的線程就被放到了鎖池中。該線程將等待從鎖池中獲得機鎖，然後回到wait()前的中斷現場。 

notifyAll()喚醒在此對象監視器上等待的所有線程。 


suspend和resume() 
join() 
join()方法使當前線程停下來等待，直至另一個調用join方法的線程終止。值得注意的是，線程的在被激活後不一定馬上就運行，而是進入到可運行線程的隊列中。但是join()可以通過interrupt()方法打斷線程的暫停狀態，從而使線程立刻拋出InterruptedException。 

yield() 
Yield()方法是停止當前線程，讓同等優先權的線程運行。如果沒有同等優先權的線程，那麼Yield()方法將不會起作用。 

interrupt() 
interrupt()中斷線程。需要注意的是，InterruptedException是線程自己從內部拋出的，並不是interrupt()方法拋出的。對某一線程調用interrupt()時，如果該線程正在執行普通的代碼，那麼該線程根本就不會拋出InterruptedException。但是，一旦該線程進入到wait()/sleep()/join()後，就會立刻拋出InterruptedException。 

各個方法之間的區別

線程方法名稱	是否釋放同步鎖	是否需要在同步的代碼塊中調用	方法是否已廢棄	是否可以被中斷
sleep()	否	否	否	是
wait()	是	是	否	是
suspend			是
resume()			是
join()			否	是