Java多线程简析

一．线程的状态：

线程共有下面4种状态：

1.新建状态（New）：

新创建了一个线程对象，当你用new创建一个线程时，该线程尚未运行。

2.就绪状态（Runnable）：

线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start（）方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取CPU的使用权。

3.运行状态（Running）：

就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码。

4.阻塞状态（Blocked）：

阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。

阻塞的情况分三种：

a. 等待阻塞：运行的线程执行wait（）方法，JVM会把该线程放入等待池中。
b. 同步阻塞：运行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把该线程放入锁。
c. 其他阻塞：运行的线程执行sleep（）或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，线程重新转入就绪状态。

5.死亡状态（Dead）：

a. 由于run方法的正常退出而自然死亡;
b. 没有捕获到的异常事件终止了run方法的执行，从而导致线程突然死亡

如下图：

线程的优先级：

每一个Java线程都有一个优先级，这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。
Java线程的优先级是一个整数，其取值范围是1（Thread.MIN_PRIORITY） - 10（Thread.MAX_PRIORITY）。
默认情况下，每一个线程都会分配一个优先级NORM_PRIORITY（5）。
具有较高优先级的线程对程序更重要，并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是，线程优先级不能保证线程执行的顺序，而且非常依赖于平台。

若要确定某个线程当前是否活着，可以使用 isAlive方法。

如果该线程是可运行线程或者被中断线程，那么该方法返回true；如果该线程仍然是个新建线程，或者该线程是个死线程，那么该方法返回false

线程在不同情况下的状态变化。

JAVA多线程实现方式：

1、继承Thread类
2、实现Runnable接口
3、使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的多线程。

其中前两种方式线程执行完后都没有返回值，只有最后一种是带返回值的。其中最常用的也是前两种实现方式。

Runnable和Thread实现多线程的区别：

Runnable接口相比继承Thread类有如下优势：

1、可以避免由于Java的单继承特性而带来的局限；

2、增强程序的健壮性，代码能够被多个线程共享，代码与数据是独立的；

3、适合多个相同程序代码的线程区处理同一资源的情况。

下面以典型的买票程序（基本都是以这个为例子）为例，来说明二者的区别。

<code class="hljs axapta has-numbering" style="display: block; padding: 0px; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-radius: 0px; word-wrap: normal; background: transparent;">class MyThread extends Thread{ private int ticket = 5; public void run(){ for (int i=0;i<10;i++) { if(ticket > 0){ System.out.println("ticket = " + ticket--); } } } } public class ThreadDemo{ public static void main(String[] args){ new MyThread().start(); new MyThread().start(); new MyThread().start(); } </code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">14</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">15</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">16</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">17</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">18</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">19</li></ul><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">14</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">15</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">16</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">17</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">18</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">19</li></ul>

从结果中可以看出，每个线程单独卖了5张票，即独立地完成了买票的任务，但实际应用中，比如火车站售票，需要多个线程去共同完成任务，在本例中，即多个线程共同买5张票。

下面是通过实现Runnable接口实现的多线程程序，代码如下：

<code class="hljs axapta has-numbering" style="display: block; padding: 0px; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-radius: 0px; word-wrap: normal; background: transparent;">class MyThread implements Runnable{ private int ticket = 5; public void run(){ for (int i=0;i<10;i++) { if(ticket > 0){ System.out.println("ticket = " + ticket--); } } } } public class RunnableDemo{ public static void main(String[] args){ MyThread my = new MyThread(); new Thread(my).start(); new Thread(my).start(); new Thread(my).start(); } } </code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">14</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">15</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">16</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">17</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">18</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">19</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">20</li></ul><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">14</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">15</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">16</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">17</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">18</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">19</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">20</li></ul>

从结果中可以看出，三个线程一共卖了5张票，即它们共同完成了买票的任务，实现了资源的共享。

区别总结：

1、在第二种方法（Runnable）中，ticket输出的顺序并不是54321，这是因为线程执行的时机难以预测，ticket–并不是原子操作。

2、在第一种方法中，我们new了3个Thread对象，即三个线程分别执行三个对象中的代码，因此便是三个线程去独立地完成卖票的任务；而在第二种方法中，我们同样也new了3个Thread对象，但只有一个Runnable对象，3个Thread对象共享这个Runnable对象中的代码，因此，便会出现3个线程共同完成卖票任务的结果。如果我们new出3个Runnable对象，作为参数分别传入3个Thread对象中，那么3个线程便会独立执行各自Runnable对象中的代码，即3个线程各自卖5张票。

3、在第二种方法中，由于3个Thread对象共同执行一个Runnable对象中的代码，因此可能会造成线程的不安全，比如可能ticket会输出-1（如果我们System.out….语句前加上线程休眠操作，该情况将很有可能出现），这种情况的出现是由于，一个线程在判断ticket为1>0后，还没有来得及减1，另一个线程已经将ticket减1，变为了0，那么接下来之前的线程再将ticket减1，便得到了-1。这就需要加入同步操作（即互斥锁），确保同一时刻只有一个线程在执行每次for循环中的操作。而在第一种方法中，并不需要加入同步操作，因为每个线程执行自己Thread对象中的代码，不存在多个线程共同执行同一个方法的情况。

介绍完以上几个实例，我们下面对sleep（）、wait（）、yeid（）、join（）几个方法进行下区别总结

sleep方法与wait方法的区别：

1.sleep方法是静态方法，wait方法是非静态方法。
2.sleep方法在时间到后会自己“醒来”，但wait不能，必须由其它线程通过notify（All）方法让它“醒来”。
3.sleep方法通常用在不需要等待资源情况下的阻塞，像等待线程、数据库连接的情况一般用wait。

sleep/wait与yeld方法的区别：

调用sleep或wait方法后，线程即进入block状态，而调用yeld方法后，线程进入runnable状态。

wait与join方法的区别：

1.wait方法体现了线程之间的互斥关系，而join方法体现了线程之间的同步关系。
2.wait方法必须由其它线程来解锁，而join方法不需要，只要被等待线程执行完毕，当前线程自动变为就绪。
3.join方法的一个用途就是让子线程在完成业务逻辑执行之前，主线程一直等待直到所有子线程执行完毕。

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