本系列爲學習筆記，學習內容主要來自劉望舒的博客
1. 線程的定義、狀態、屬性
- 進程是指一段正在執行的程序。而線程有時也被稱爲輕量級的進程，他是程序執行的最小單元。
- 一個進程可以擁有多個線程，各個線程之間共享程序的內存空間（代碼段、數據段和堆空間）及一些進程級的資源（例如打開的文件），但是各個線程都擁有自己的棧空間
1. 爲何？
從操作系統的角度而言：
- 使用多線程可以減少程序的響應時間，如果某個操作很耗時，或者陷入長時間的等待，此時程序講不會響應鼠標和鍵盤等的操作，使用多線程後可以把這個耗時的線程分配到一個單獨的線程去執行，從而使程序具備了更好的交互性。
- 與進程相比，線程創建和切換開銷更小，同時多線程在數據共享方面效率非常高。
- 多CPU或者多核計算機本身就具備執行多線程的能力，如果使用單個進程，將無法重複利用計算機資源，造成資源的巨大浪費。在多CPU計算機使用多線程能提高CPU的利用率。
- 使用多線程能簡化程序的結構，使程序便於理解和維護
2. 創建線程
1. 繼承Thread類，重寫run()方法
- Thread本質上是實現了Runnable接口的一個實例
- 調用start()方法後並不是立即執行多線程的代碼，而是使該線程變爲可運行態，什麼時候運行多線程代碼是由操作系統決定的。
- 主要步驟：
- 定義Thread類的子類，並重寫該類的run方法，該run方法的方法體代表了線程要完成的任務，稱爲執行體。
- 創建Thread子類的實例，即創建了線程對象
- 調用線程對象的start()方法來啓動該線程
public class TestThread extends Thread{
public void run() {
System.out.println("Hello World");
}
public static void main(String[] args) {
Thread mThread = new TestThread();
mThread.start();
}
}2. 實現Runnable接口，並實現該接口的run()方法
主要步驟：
- 自定義類並實現Runnable接口，實現run()方法
- 創建Thread子類的實例，用實現Runnable接口的對象作爲參數實例化該Thread對象
- 調用Thread的start()方法來啓動該線程
public class TestRunnable implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("Hello World");
}
}
public class TestRunnable {
public static void main(String[] args) {
TestRunnable mTestRunnable = new TestRunnable();
Thread mThread = new Thread(mTestRunnable);
mThread.start();
}
}3. 實現Callable接口，重寫call()方法
Callable接口實際是屬於Executor框架中的功能類，Callable接口與Runnable接口的功能類似，但提供了比Runnable更強大的功能
- Callable可以在任務接受後提供一個返回值，Runnable無法提供這個功能。
- Callable中的call()方法可以拋出異常，而Runnable的run()方法不能拋出異常。
- 運行Callable可以拿到一個Future對象，Future對象表示異步計算的結果，他提供了檢查計算是否完成的方法。由於線程屬於異步計算模型，因此無法從別的線程中得到函數的返回值，在這種情況下就可以使用Future來監視目標線程調用call()方法的情況，但調用Future的get()方法以獲取結果時，當前線程就會阻塞，直到call()方法的返回結果。
public class TestCallable {
//創建線程類
public static class MyTestCallable implements Callable {
public String call() throws Exception {
retun "Hello World";
}
}
public static void main(String[] args) {
MyTestCallable mMyTestCallable= new MyTestCallable();
ExecutorService mExecutorService = Executors.newSingleThreadPool();
Future mfuture = mExecutorService.submit(mMyTestCallable);
try {
//等待線程結束，並返回結果
System.out.println(mfuture.get());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}2. 中斷線程
- 當線程的run()方法執行方法體中的最後一條語句後，並經由執行return語句返回時，或者出現在方法中沒有捕獲的異常時線程將終止。
- interrupt方法可以用來請求終止線程，當一個線程調用interrupt方法時，線程的中斷狀態將被置位。這是每個線程都具有的boolean標誌，每個線程都應該不時的檢查這個標誌，來判斷線程是否被中斷。
要想弄清線程是否被置位，可以調用Thread.currentThread().isInterrupted()：
while(!Thread.currentThread().isInterrupted()){
do something
}但是如果一個線程被阻塞，就無法檢測中斷狀態。這是產生InterruptedException的地方。當一個被阻塞的線程（調用sleep或者wait)上調用interrupt方法。阻塞調用將會被InterruptedException中斷。
如果每次迭代之後都調用sleep方法（或者其他可中斷的方法），isInterrupted檢測就沒必要也沒用處了，如果在中斷狀態被置位時調用sleep方法，它不會休眠反而會清除這一狀態並拋出InterruptedException。所以如果在循環中調用sleep,不要去檢測中斷狀態，只需捕獲InterruptedException
有兩種合理的選擇：
- 在catch中調用Thread.currentThread().interrup()來設置中斷狀態。調用者可以對其進行檢測
- 更好的選擇用throw InterruptedException標記你的方法，不採用try語句塊來捕獲已成。這樣調用者可以捕獲這個異常：
void myTask()throw InterruptedException{
sleep(50)
}3. 線程的狀態
- 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：
- 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。
- 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會把該線程放入鎖池中。
- 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。
4. 線程的優先級和守護線程
線程優先級
在java中，每一個線程有一個優先級，默認情況下，一個線程繼承它父類的優先級。可以用setPriority方法提高或降低任何一個線程優先級。可以將優先級設置在MIN_PRIORITY（在Thread類定義爲1）與MAX_PRIORITY（在Thread類定義爲10）之間的任何值。線程的默認優先級爲NORM_PRIORITY（在Thread類定義爲5）。
儘量不要依賴優先級，如果確實要用，應該避免初學者常犯的一個錯誤。如果有幾個高優先級的線程沒有進入非活動狀態，低優先級線程可能永遠也不能執行。每當調度器決定運行一個新線程時，首先會在具有搞優先級的線程中進行選擇，儘管這樣會使低優先級的線程完全餓死。
守護線程
- 調用setDaemon(true);將線程轉換爲守護線程。
- 守護線程唯一的用途就是爲其他線程提供服務。計時線程就是一個例子，他定時發送信號給其他線程或者清空過時的告訴緩存項的線程。當只剩下守護線程時，虛擬機就退出了，由於如果只剩下守護線程，就沒必要繼續運行程序了。
- 另外JVM的垃圾回收、內存管理等線程都是守護線程。還有就是在做數據庫應用時候，使用的數據庫連接池，連接池本身也包含着很多後臺線程，監控連接個數、超時時間、狀態等等。