Java线程简介

一、并发知识库

二、Java线程实现及创建方式

2.1继承Thread类

Thread类本质上是实现了Runnable接口的一个实例，代表一个线程的实例。启动线程的唯一方法是通过Thread类的start()的实例方法。start()方法是一个native方法，他将启动一个新线程，并执行run()方法。

public class MyThreadExtendsThread extends Thread {

	public void run() {
		System.out.println("there is extends Thread!");
	}

}  
 
@Test
public void TestExtendsThread(){
	MyThreadExtendsThread myThreadExtendsThread = new MyThreadExtendsThread();
	myThreadExtendsThread.start();
}

2.2实现Runable接口

如果一个类已经继承类其他类，则无法继承Thread类。此时可以实现Runnable接口

public class ImplementsRunable implements Runnable {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("there is implements Runnable!");
	}
} 
@Test
public void TestImplementsRunnable(){
	//启动一个MyThread需要先实例话一个Thread，传人自己的MyThread实例
	ImplementsRunable implementsRunable = new ImplementsRunable();
	Thread t = new Thread(implementsRunable);
	t.start();
} 
//事实上，当传入一个Runnable target参数给Thread后，Thread的run()方法就会调用target.run()
public void run() {  
	if (target != null) {
  		target.run();  
  	}  
  }

2.3ExecutorService、Callable、Future有返回值线程

有返回值的任务必须实现Callable接口，类似的，无返回值的任务实现Runnable接口。执行Callable任务后，可以获得一个Future对象，执行Future对象的get方法就可以会的Callable任务返回的Object了。再接口线程池接口ExecutorService就可以实现有返回结果的多线程任务了。

public void call() {
	//创建一个线程池
	ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);
	//创建多个有返回值的任务
	List<Future> futures = new ArrayList<Future>();

	for (int i = 0; i < this.taskSize; i++) {
		Callable callable = new MyCallable(i);
		//执行任务并获取Future对象
		Future future = executorService.submit(callable);
		futures.add(future);
	}
	// 关闭线程池
	executorService.shutdown();
	futures.forEach(future -> {
		try {
			// 从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台
			System.out.println("future:" + future.get().toString());
		} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
			System.out.println("future error,e.message " + e.getLocalizedMessage());
		}
	});
}

public class MyCallable implements Callable {

	int i;
	@Override
	public Object call() throws Exception {
		return i;
	}

	public MyCallable(int i) {
		this.i = i;
	}

	public MyCallable() {
	}
}

2.4基于线程池的方式

基于线程池的方式线程和数据库连接这些资源都是非常宝贵的资源。那么每次需要的时候创建，不需要的时候销毁，是非常浪费资源的。那么我们就可以使用缓存的策略，也就是使用线程池。

// 创建线程池
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
while(true) {
	executorService.execute(newRunnable() { 
	// 提交多个线程任务，并执行
	@Override
	public void run() {
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running ..");
		try{
			Thread.sleep(3000);
			} catch(InterruptedException e) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "sleep error");
			}
		}
	});
}

三、四种线程池

Java里线程池的顶级接口是Executors，但严格意义上讲Executors不是线程池，而是一个执行线程但工具，真正的线程池接口是ExecutorService。

3.1newCachedThreadPool

创建一个可根据需要创建线程的线程池，但是再以前创建的线程可用时会重用他们。对于很多执行短期异步任务的程序而言，这些线程池通常可以提高他们的性能。调用executor将重用以前构造的线程（如果他们可用）。如果线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并移除缓存中那些已有60s未被使用的线程。因此长时间保持空闲的线程池不会占用大量的系统资源。

3.2newFixedThreadPool

创建一个可重用固定线程数的线程池，以共享的无界队列方式来运行这些线程。再任意点，在大多数n Threads线程会处于处理任务的活动状态。如果在所有线程处于活动状态时提交附加任务，则在有可用线程之前，任务会在队列中等待。如果在关闭前的执行期间由于失败而导致任何线程终止，那么一个新线程将代替它执行后续的任务（如果需要）。在某个线程被显式地关闭之前，池中的线程将一直存在。

3.3newScheduledThreadPool

创建一个线程池，它可在给定延时后执行命令或定期执行。

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool= Executors.newScheduledThreadPool(3); 
     scheduledThreadPool.schedule(newRunnable(){
        @Override 
        public void run() {
        	System.out.println("延迟三秒");
        }
      },3,TimeUnit.SECONDS);
 scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(newRunnable(){        
    @Override            
    public void run() {
    	System.out.println("延迟1秒后每三秒执行一次");
    }
 },1,3,TimeUnit.SECONDS);

3.4newSingleThreadExecutor

Executors.newSingleThreadExecutor会创建一个线程池（这个线程池只有一个线程），这个线程池会在线程死亡后（或发生异常时），重新启动一个新的线程来代替原来的线程继续执行下去。

四、线程的声明周期（状态）

在线程被启动后，它不是一启动就进入了执行状态，也不是一直处于执行状态。在线程的生命周期中，他会经历创建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）和死亡（Dead）5种状态。尤其是在线程启动后，它不可能一直霸占着cpu独自运行，所以需要CPU在多条线程之间来回切换，于是线程也会在阻塞、运行之间来回切换。

4.1新建状态（New）

当程序使用new关键字创建一个线程后，该线程就处于新建状态，此时仅由JVM为其分配内存，并初始化其成员变量的值。

4.2就绪状态（Runnable）

当线程方法调用start()方法后，该线程就处于就绪状态。Java虚拟机会为其创建方法调用栈和程序计数器，等待调度运行。

4.3运行状态（Running）

如果处于就绪状态获取了CPU，开始执行run()方法的线程体，则该线程处于运行状态。

4.4阻塞状态（Blocked）

阻塞状态是指线程因为某种原因放弃了cpu 使用权，也即让出了cpu timeslice，暂时停止运行。直到线程进入可运行(runnable)状态，才有机会再次获得cpu timeslice 转到运行(running)状态。阻塞的情况分三种：

等待阻塞（o.wait->等待对列）
运行(running)的线程执行o.wait()方法，JVM会把该线程放入等待队列(waitting queue)中。
同步阻塞(lock->锁池)
运行(running)的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池(lock pool)中。
其他阻塞(sleep/join)
运行(running)的线程执行Thread.sleep(long ms)或t.join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入可运行(runnable)状态。

4.5线程死亡

线程会以下面三种方式结束，结束后就是死亡状态。
4. 正常结束：run()或call()方法执行完成，线程正常结束。
5. 异常结束：线程抛出一个未捕获的Exception或Error。
6. 调用stop：直接调用该线程的stop()方法来结束该线程—该方法通常容易导致死锁，不推荐使用。

五、sleep和wait的区别

对于sleep()方法，我们首先要知道该方法是属于Thread类中的。而wait()方法，则是属于Object类中的。
sleep()方法导致了程序暂停执行指定的时间，让出cpu该其他线程，但是他的监控状态依然保持者，当指定的时间到了又会自动恢复运行状态。
在调用sleep()方法的过程中，线程不会释放对象锁。
而当调用wait()方法的时候，线程会放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此对象调用notify()方法后本线程才进入对象锁定池准备获取对象锁进入运行状态。

六、start和run的区别

start（）方法来启动线程，真正实现了多线程运行。这时无需等待run方法体代码执行完毕，可以直接继续执行下面的代码。
通过调用Thread类的start()方法来启动一个线程，这时此线程是处于就绪状态，并没有运行。
方法run()称为线程体，它包含了要执行的这个线程的内容，线程就进入了运行状态，开始运行run函数当中的代码。Run方法运行结束，此线程终止。然后CPU再调度其它线程。