線程的創建和多線程

1 Java中關於應用程序和進程相關的概念

在Java中，一個應用程序對應着一個JVM實例（也有地方稱爲JVM進程），一般來說名字默認爲java.exe或者javaw.exe（windows下可以通過任務管理器查看）。
Java採用的是 單線程編程模型，即在 我們自己的程序中如果沒有主動創建線程的話，只會創建一個線程，通常稱爲主線程。但是要注意，雖然只有一個線程來執行任務，不代表JVM中只有一個線程，JVM實例在創建的時候，同時會創建很多其他的線程（比如垃圾收集器線程）。
由於Java採用的是單線程編程模型，因此在進行UI編程時要注意將耗時的操作放在子線程中進行，以避免阻塞主線程（在UI編程時，主線程即UI線程，用來處理用戶的交互事件）。

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2 線程的特點

線程是進程的組成部分，一個進程可以擁有多個線程，而一個線程必須擁有一個父進程。線程可以擁有自己的堆棧，自己的程序計數器和自己的局部變量，但不能擁有系統資源。 它與父進程的其他線程共享該進程的所有資源。

• 線程可以完成一定任務，可以和其它線程共享父進程的共享變量和部分環境，相互協作來完成任務
• 線程是獨立運行的，其不知道進程中是否還有其他線程存在
• 線程的執行是搶佔式的，也就是說，當前執行的線程隨時可能被掛起，以便運行另一個線程
• 一個線程可以創建或撤銷另一個線程，一個在這裏插入代碼片進程中的多個線程可以併發執行

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3 線程的創建

Java使用Thread類代表線程，所有的線程對象都必須是Thread或者其子類的實例，每個線程的作用是完成一定任務，實際上是就是執行一段程序流（一段順序執行的代碼）

3.1 繼承Thread類創建線程類

• 定義Thread類的子類 並重寫該類的Run方法 該run方法的方法體就代表了線程需要完成的任務
• 創建Thread類的實例，即創建了線程對象
• 調用線程的start方法來啓動線程

class MyThread extends Thread{
    private static int num = 0;
    public MyThread(){
       num++;
    }
    public void run() {
       System.out.println("主動創建的第"+num+"個線程");
    }
}

通過start()方法去啓動線程，注意，不是調用run()方法啓動線程，run方法中只是定義需要執行的任務，如果調用run方法，即相當於在主線程中執行run方法，跟普通的方法調用沒有任何區別，此時並不會創建一個新的線程來執行定義的任務。爲了分清start()方法調用和run()方法調用的區別，請看下面一個例子：

public class Test {
   public static void main(String[] args)  {
      System.out.println("主線程ID:"+Thread.currentThread().getId());
      MyThread thread1 = new MyThread("thread1");
      thread1.start();
      MyThread thread2 = new MyThread("thread2");
      thread2.run();
   }
}

class MyThread extends Thread{
   private String name;
   public MyThread(String name){
      this.name = name;
   }
   public void run() {
      System.out.println("name:"+name+" 子線程ID:"+Thread.currentThread().getId());
   }
}

運行結果

主線程ID:1
name:thread2 子線程ID:1
name:thread1 子線程ID:8

從輸出結果可以得出以下結論：
1）thread1和thread2的線程ID不同，thread2和主線程ID相同，說明通過run方法調用並不會創建新的線程，而是在主線程中直接運行run方法，跟普通的方法調用沒有任何區別；
2）雖然thread1的start方法調用在thread2的run方法前面調用，但是先輸出的是thread2的run方法調用的相關信息，說明 新線程創建的過程不會阻塞主線程的後續執行

3.2 實現 Runnable接口

Runnable對象僅作爲Thread對象的target，Runnable實現類裏包含的run()方法僅作爲線程執行體。而實際的線程的對象依舊是 Thread實例，只是線程實例負責執行其 target 的 run()方法

• 定義Runnable接口的實現類，並重寫它的Run方法，run方法同樣是該線程的執行體
• 創建Runnable實現類的實例，並將此實例作爲Thread的target創建一個Thread對象，該Thread對象纔是真正的線程對象
• 調用start方法啓動該線程

public class Test {
  public static void main(String[] args)  {
     System.out.println("主線程ID："+Thread.currentThread().getId());
     MyRunnable runnable = new MyRunnable();
     Thread thread = new Thread(runnable);
     thread.start();
  }
}

class MyRunnable implements Runnable{
   public MyRunnable() {
   }
   public void run() {
      System.out.println("子線程ID："+Thread.currentThread().getId());
   }
}

這種方式必須將Runnable作爲Thread類的參數，然後通過Thread的start方法來創建一個新線程來執行該子任務。如果調用Runnable的run方法的話，是不會創建新線程的，這根普通的方法調用沒有任何區別
事實上，查看Thread類的實現源代碼會發現Thread類是實現了Runnable接口的

3.3 兩種繼承方式的區別

在Java中，這2種方式都可以用來創建線程去執行子任務，具體選擇哪一種方式要看自己的需求。直接繼承Thread類的話，可能比實現Runnable接口看起來更加簡潔，但是由於Java只允許單繼承，所以如果自定義類需要繼承其他類，則只能選擇實現Runnable接口。

• Thread是Runnable接口的子類，實現Runnable接口的方式解決了Java單繼承的侷限
• Runnable接口實現多線程比繼承Thread類更加能描述數據共享的概念

4 多線程有幾種實現同步方法 ？

同步的實現方面有兩種，分別是synchronized,wait與notify

• wait():使一個線程處於等待狀態，並且 釋放所持有的對象的lock
• sleep():使一個正在運行的線程處於睡眠狀態，是一個靜態方法，調用此方法要捕捉 InterruptedException 異常
• notify():喚醒一個處於等待狀態的線程，注意的是在調用此方法的時候，並不能確切的喚醒某一個等待狀態的線程，而是 由JVM確定喚醒哪個線程，而且不是按優先級
• Allnotity():喚醒所有處入等待狀態的線程，注意並不是給所有喚醒線程一個對象的鎖，而是 讓它們競爭

5 產生死鎖的原因

產生死鎖的四個必要條件：

• 1 互斥條件：一個資源每次只能被一個進程使用
• 2 請求與保持條件：一個進程因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放
• 3 不剝奪條件:進程已獲得的資源，在末使用完之前，不能強行剝奪
• 4 循環等待條件:若干進程之間形成一種頭尾相接的循環等待資源關係

6 避免死鎖

上面列出了死鎖的四個必要條件，我們只要想辦法破其中的任意一個或多個條件，就可以避免死鎖發生，一般有以下幾種方法

• 1 按同一順序訪問對象
• 2 避免事務中的用戶交互
• 3 保持事務簡短並處於一個批處理中
• 4 使用較低的隔離級別
• 5 使用基於行版本控制的隔離級別
• 6 使用綁定連接