Java基础:彻底搞懂java多线程

进程与线程

进程

进程是操作系统结构的基础，是程序在一个数据集合上运行的过程,是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程可以被看作程序的实体，同样，它也是程序的容器。

线程

线程是操作系统调度的最小单元，也叫作轻量级进程。在一个进程中可以创建多个线程，这些线程都拥有各自的计数器、堆栈和局部变量等属性。

使用多线程的优势

• 使用多线程可以减少程序的响应时间

如果某个操作很耗时，或者陷入长时间的等待，此时程序将不会响应鼠标和键盘等的操作，使用多线程后可以把这个耗时的操作分配到一个单独的线程中执行，从而使程序具备了更好的交互性。

• 与进程相对，线程创建和切换开销更小，同时多线程在数据共享方面效率非常高。
• 多CPU 或者多核计算机本身就具备执行多线程的能力。

如果使用单个线程，将无法重复利用计算机资源，这会造成资源的巨大浪费。在多CPU计算机中使用多线程能提高CPU的利用率。

• 使用多线程能简化程序的结构，使程序便于理解和维护。

线程的状态

• New

新创建状态。线程被创建，还没有调用start方法，在线程运行之前还有一些基础工作要做。

• Runnable

可运行状态。一旦调用start方法，线程就处于Runnable 状态。一个可运行的线程可能正在运行也可能没有运行，这取决于操作系统给线程提供运行的时间。

• Blocked

阻塞状态。表示线程被锁阻塞，它暂时不活动。

• Waiting

等待状态。线程暂时不活动，并且不运行任何代码，这消耗最少资源，直到线程调度器重新激活它。

• Timed waiting

超时等待状态。和等待不同的是，它是可以在指定的时间自行返回的。

• Terminated

终止状态。表示当前线程已经执行完毕。导致线程终止有两种情况：（1）run方法执行完毕正常退出；（2）因为一个没有捕获取得异常而终止了run 方法，导致线程进入终止状态。

线程创建后，调用Thead的start方法，开始进入运行状态，当线程执行wait方法后，线程进入等待状态，进入等待状态的线程需要其他线程通知才能返回运行状态。超时等待相当于在等待状态加上了时间限制，如果超过时间限制，则线程返回运行状态。当线程调用到同步方法时，如果线程没有获得锁则进入阻塞状态，当阻塞状态的线程获取到锁时则重新回到运行状态。当线程执行完毕或者遇到意外异常终止时，都会进入终止状态。

创建线程

• 继承Thread类，重写run()方法

public class ThreadExample2 extends Thread{
	public static void main(String[] args) {
		Thread mThread=new ThreadExample2();
		mThread.start();
	}
	@Override
	public void run() {
		 System.out.print("thread excute");		
	}
}

• 实现Runnable接口，并实现该接口的Run()方法 (推荐)

public class ThreadExample {
	public static void main(String[] args) {
      ExRunnable runnable=new ExRunnable();
      Thread mThread=new Thread(runnable);
	  mThread.start();
	}
}
public class ExRunnable implements Runnable{
	@Override
	public void run() {
        System.out.print("thread excute");		
	}
}

• 实现Callable接口，重写call()方法

Callable接口是属于Executor框架中的功能类。Callable可以在任务接受后提供一个返回值，Runnable无法提供这个功能。

• Callable中的call()方法可以抛出异常，而Runnable的run()方法不能抛出异常。
• 运行Callable可以拿到一个Future对象，Future对象表示异步计算的结果，它提供了检查计算是否完成的方法。
• 由于线程属于异步计算模型，因此无法从别的线程中得到函数的返回值，在这种情况下就可以使用Future来监视目标线程调用call()方法的情况。但调用Future的get()方法以获取结果时，当前线程就会阻塞，直到call()方法返回结果。

public class ThreadExample {
	public static void main(String[] args) {
	  ExCallable mCallable=new ExCallable();
	  ExecutorService mExecutorService=Executors.newSingleThreadExecutor();
	  Future<String> mFuture=mExecutorService.submit(mCallable);
	  try {
		System.out.println(mFuture.get());
	  } catch (Exception e) {
		e.printStackTrace();
	  }
	}
}
public class ExCallable implements Callable<String> {
	@Override
	public String call() throws Exception {
		// TODO Auto-generated method stub
		return "thread excute";
	}
}

线程中断

当线程的run 方法执行完毕，或者在方法中出现没有捕获的异常时，线程将终止。interrupt方法可以用来请求中断线程。当一个线程调用interrupt方法时，线程的中断标识位为true，线程会不时地检测这个中断标识位，以判断线程是否应该被中断。

// 判断线程是否被中断
Thread.currentThread().isInterrupted();

抛出InterruptedException 异常后，两种处理方法：

void task(){
     ....
     try{
        sleep(50)
     }catch(InterruptedException e){
        Thread.currentThread().interrupted(); 
     }
 }

在catch子句中，调用Thread.currentThread().interrupted()来设置中断状态（因为抛出异常后中断标识位会复位，即重新设置为false）,让外界通过Thread.currentThread().isInterrupted() 来决定是否终止还是继续下去。

void task() throw InterrupetedException{
     sleep(50); 
  }

不用try来捕获异常，让方法直接抛出，这样调用者可以捕获这个异常。

中断线程Example

public class StopExampleThread {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		try {
			InterruptedRunnable mRunnable=new InterruptedRunnable();
			Thread thread=new Thread(mRunnable,"threadDemo");
			thread.start();
			TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
			thread.interrupt();
		} catch (InterruptedException e) {
			// 抛出InterruptedException后中断标志被清除
			// 再次调用interrupt恢复中断
			Thread.currentThread().interrupt();
		}
	}
	static class InterruptedRunnable implements Runnable{
		int i=0;
		@Override
		public void run() {
			// TODO Auto-generated method stub
			while(!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
				i++;
				System.out.println("i="+i);
			}
			System.out.println("stop");			
		}
	}

总结

• 如果一个线程处于阻塞状态，线程在检查中断标识位时，如果发现中断标识位为true，则会在阻塞方法调用处抛出InterruptedException 异常，并且在抛出异常前将线程的中断标识位复位，即重新设置为false。
• 被中断的线程不一定会终止，中断线程是为了引起线程的注意，被中断的线程可以决定如何去响应中断。如果是比较重要的线程则不会理会中断，而大部分情况则是线程会将中断作为一个终止的请求。