Java多线程技术及案例
进程和线程：
进程：每个进程都有独立的代码和数据空间（进程上下文），进程间的切换会有较大的开销，一个进程包含1–n个线程。
线程：同一类线程共享代码和数据空间，每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC)，线程切换开销小。
线程和进程一样分为五个阶段：创建、就绪、运行、阻塞、终止。
多进程是指操作系统能同时运行多个任务（程序）。
多线程是指在同一程序中有多个顺序流在执行。
Java中多线程的多种实现方式
Java中有多种多线程实现方法，主要是继承https://www.doczj.com/doc/078933110.html,ng.Thread类的方法和
https://www.doczj.com/doc/078933110.html,ng.Runnable接口的方法。
继承Thread类
Thread是https://www.doczj.com/doc/078933110.html,ng包中的一个类，从这个类中实例化的对象代表线程，启动一个新线程需要建立一个Thread实例。
使用Thread类启动新的线程的步骤如下：
1.实例化Thread对象
2.调用start()方法启动线程
构造方法：
public Thread(String threadName);
public Thread();
例程：
publicclass Thread1extends Thread{//定义一个类继承Thread privateint count=1000;
publicvoid run(){//重写run方法
while(true){
System.out.print(count+" ");
if(--count==0){
return;
}
}
}
publicstaticvoid main(String[] args){
Thread1 th1=new Thread1();//实例化继承了Thread的类 Thread1 th2=new Thread1();
th1.start();//调用start()方法，
th2.start();
for(int i=0;i<1000;i++){
System.out.print("A ");
}
}
}
以上例子中，Thread1继承了Thread并重写了run()方法，在主程序中，首先实例化Thread1对象，然后调用start()方法运行run()方法。另外主程序本身是一个线程，再调用两个新线程，根据打印数据，可以看到数字和字母交替输出，而且两组数字序列也穿插出现，说明三个线程都在同步运行。
Java中所有的线程都是同时启动的，至于什么时候，哪个先执行，完全看谁先得到CPU的资源。
另外，在java中，每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程，一个是垃圾收集线程。因为每当使用java命令执行一个类的时候，实际上都会启动一个JVM，每一个JVM就是在操作系统中启动了一个进程。
Runnable接口
实现Runnable接口程序会创建一个Thread对象，并将Runnable对象与Thread对象相关联。
使用Runable接口启动新的线程的步骤如下：
1.建立实现Runnable接口的类
2.使用参数为Runnable对象的构造方法创建Thread实例
3.调用start()方法启动线程
构造方法：
public Thread(Runnable r);
public Thread(Runnable r,String name);
例程：
class Thread2implements Runnable{
private String name;
public Thread2(String name) {
https://www.doczj.com/doc/078933110.html,=name;
}
@Override
publicvoid run() {
for (int i = 0; i <5; i++) {
System.out.println(name + "运行 : " + i);
}
}
}
publicclass Main {
publicstaticvoid main(String[] args) {
new Thread(new Thread2("C")).start();
//new Thread2("C")创建的是Runnable对象，new Thread(new Threa d("C"))是实例化与Runnable对象相关联的Thread对象
new Thread(new Thread2("D")).start();
}
}
上例主程序中，new Thread2(“C”)创建的是Runnable对象，new Thread(new Thread(“C”))是实例化与Runnable对象相关联的Thread对象。
Thread2类通过实现Runnable接口，使得该类有了多线程类的特征。run方法是多线程程序的一个约定。所有的多线程代码都在run方法里面。
Thread和Runnable的区别与联系
联系：
我们可以发现，无论是Thread还是Runnable方法，都有run方法和start方法，而且Runnable方法使用首先需要通过构造方法把Runnable对象和Thread对象的联结，这是因为实际上，Thread也是实现了Runnable接口的类。
run是Runnable接口的方法，包含着该线程的程序代码。
start是Thread类的方法，它调用Thread对象所实现的Runnable接口中的run方法代码块。
所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此，不管是扩展Thread 类还是实现Runnable接口来实现多线程，最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的，熟悉Thread类的API是进行多线程编程的基础。
区别：
作为编程语言这样的人造物，与其问区别不如问为什么存在。为什么并存继承Thread类和实现Runnable接口两种多线程方法？
这主要是因为接口的独特优势。
接口可以定义一系列的方法，所有需要这些方法的类可以通过实现这个接口使用这些方法，这意味着有效率的代码复用，提升开发和维护效率。而且，java语言句用单继承限制，一个
类只能有单一父类，但可以有多个子类，这有点像遗传机制，一个人的生理父母亲都只各能有一个人。单继承带来逻辑上的清晰（一个人如果有很多生理父母亲想想就很混乱)，但也
存在限制，例如，一个父类的五个子类，其中三个子类有相同的方法，好比一个父亲有五个儿子，父亲不会弹琴，儿子中两个会弹琴，弹琴就是他们的相同方法，但因为单继承限制，必须要在两个子类中都要写同样弹琴方法，这样就很繁琐，因此出现了接口。接口定义了一系列方法，类通过实现接口获得这些方法，这样，上述的问题，就可以通过让会弹琴的儿子实现弹琴的接口就可以了。这样，五个儿子各有异同，老大老四会弹琴，老三老四会围棋，就可以老大继承弹琴接口，老三继承围棋接口，老四继承弹琴和围棋接口，而弹琴和围棋的方法只用写一次就够了。这就是接口带来的便利。
再多线程中，实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：
1）：适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源
2）：可以避免java中的单继承的限制
3）：增加程序的健壮性，代码可以被多个线程共享，代码和数据独立
这些优势都是拜接口所赐，但在不需要这些特性的情况下，Thread更加简单，因此两种方
法得以共存。当然多线程，并发是一个很大的话题，还有很多其他的实现方法，其他的方法也各有其存在的意义和适合场合。
线程生命周期
线程具有生命周期，其中包括7种状态：New，Runnable，Running，Blocked，Waiting，Timed-Waiting，Dead
1、新建状态（New）：新创建了一个线程对象，在使用start()方法之前线程都处于新建状态或者叫出生状态。
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：
（一）、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。（二）、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会把该线程放入锁池中。
（三）、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）：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。线程操作
所谓线程操作，就是管理线程状态间切换的方法。
以下是线程状态和状态间切换的示意图
线程执行：［New->Runnable］start()方法，见上节，不赘述。
线程运行：[Runnable->Running］由上小节可想知，在正常运行的程序中Runnable状态到Running状态的切换应该是一瞬即逝的，只要分配得系统资源就自动完成转变。
线程礼让：[Running->Runnable] 从Running到Runnable的转变需要使用yield()方法，尝试让出所占有的CPU资源，让其他线程获取运行机会，对操作系统上的调度器来说是一个信号，不具有强制性，不一定立即切换线程（在实际开发中，测试阶段频繁调用yeid方法使线程切换更频繁，从而让一些多线程相关的错误更容易暴露出来）。
线程终止：［Running->Dead］线程自然结束或异常停止，线程会死掉。似乎没有强制终止方法，这是因为stop(),destory()等方法容易引起线程安全问题而被废弃，现在倡议在run()方法中使用循环，使用一个Bool型标记控制循环的退出。
线程加入：[Running->Blocked] join()方法，等待其他线程终止。在当前线程中调用另一个线程的join()方法，则当前线程转入阻塞状态，直到另一个进程运行结束，当前线程再由阻
塞转为就绪状态。
线程睡眠：[Running->Blocked] Thread.sleep(long millis)方法，使线程转到阻塞状态。millis 参数设定睡眠的时间，以毫秒为单位。当睡眠结束后，就转为就绪（Runnable）状态。sleep()平台移植性好。
线程等待：[Running->Blocked] Object类中的wait()方法，导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的notify() 方法或notifyAll() 唤醒方法。这个两个唤醒方法也是Object 类中的方法，行为等价于调用wait(0) 一样。
线程唤醒：Object类中的notify()方法，唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。如果所有线程都在此对象上等待，则会选择唤醒其中一个线程。选择是任意性的，并在对实现做出决定时发生。线程通过调用其中一个wait 方法，在对象的监视器上等待。直到当前的线程放
弃此对象上的锁定，才能继续执行被唤醒的线程。被唤醒的线程将以常规方式与在该对象上主动同步的其他所有线程进行竞争；例如，唤醒的线程在作为锁定此对象的下一个线程方面
没有可靠的特权或劣势。类似的方法还有一个notifyAll()，唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
注意：Thread中suspend()和resume()两个方法在JDK1.5中已经废除，不再介绍。因为有死锁倾向。
线程的优先级
多线程程序的资源分配遵循一个优先级规则：Java线程有优先级，优先级高的线程会获得较多的运行机会。
Java线程的优先级用整数表示，取值范围是1~10，Thread类有以下三个静态常量：static int MAX_PRIORITY
线程可以具有的最高优先级，取值为10。
static int MIN_PRIORITY
线程可以具有的最低优先级，取值为1。
static int NORM_PRIORITY
分配给线程的默认优先级，取值为5。
Thread类的setPriority()和getPriority()方法分别用来设置和获取线程的优先级。
每个线程都有默认的优先级。主线程的默认优先级是Thread.NORM_PRIORITY。
线程的优先级有继承关系，比如A线程中创建了B线程，那么B将和A具有相同的优先级。JVM提供了10个线程优先级，但与常见的操作系统都不能很好的映射。如果希望程序能移植到各个操作系统中，应该仅仅使用Thread类有以下三个静态常量作为优先级，这样能保证同样的优先级采用了同样的调度方式。
常用函数说明
①sleep(long millis): 在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行）
②join():指等待t线程终止。
使用方式。
join是Thread类的一个方法，启动线程后直接调用，即join()的作用是：“等待该线程终止”，这里需要理解的就是该线程是指的主线程等待子线程的终止。也就是在子线程调用了join()方法后面的代码，只有等到子线程结束了才能执行。
Thread t = new AThread(); t.start(); t.join();
为什么要用join()方法
在很多情况下，主线程生成并起动了子线程，如果子线程里要进行大量的耗时的运算，主线程往往将于子线程之前结束，但是如果主线程处理完其他的事务后，需要用到子线程的处理
结果，也就是主线程需要等待子线程执行完成之后再结束，这个时候就要用到join()方法了。不加join。
package com.multithread.join;
class Thread1 extends Thread{
private String name;
public Thread1(String name) {
super(name);
https://www.doczj.com/doc/078933110.html,=name;
}
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ”线程运行开始!”);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(“子线程”+name + “运行: ” + i);
try {
sleep((int) Math.random() * 10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ”线程运行结束!”);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"主线程运行开始!");
Thread1 mTh1=new Thread1("A");
Thread1 mTh2=new Thread1("B");
mTh1.start();
mTh2.start();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主线程运行结束!");
}
}
输出结果：
main主线程运行开始!
main主线程运行结束!
B 线程运行开始!
子线程B运行: 0
A 线程运行开始!
子线程A运行: 0
子线程B运行: 1
子线程A运行: 1
子线程A运行: 2
子线程A运行: 3
子线程A运行: 4
A 线程运行结束!
子线程B运行: 2
子线程B运行: 3
子线程B运行: 4
B 线程运行结束!
发现主线程比子线程早结束
加join
public class Main {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"主线程运行开始!");
Thread1 mTh1=new Thread1("A");
Thread1 mTh2=new Thread1("B");
mTh1.start();
mTh2.start();
try {
mTh1.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
mTh2.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主线程运行结束!");
}
}
运行结果：
main主线程运行开始!
A 线程运行开始!
子线程A运行: 0
B 线程运行开始!
子线程B运行: 0
子线程A运行: 1
子线程B运行: 1
子线程A运行: 2
子线程B运行: 2
子线程A运行: 3
子线程B运行: 3
子线程A运行: 4
子线程B运行: 4
A 线程运行结束!
主线程一定会等子线程都结束了才结束
③yield():暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。
Thread.yield()方法作用是：暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。
yield()应该做的是让当前运行线程回到可运行状态，以允许具有相同优先级的其他线程获得运行机会。因此，使用yield()的目的是让相同优先级的线程之间能适当的轮转执行。但是，实际中无法保证yield()达到让步目的，因为让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中。sleep()和yield()的区别
sleep()和yield()的区别):sleep()使当前线程进入停滞状态，所以执行sleep()的线程在指定的时间内肯定不会被执行；yield()只是使当前线程重新回到可执行状态，所以执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。
sleep 方法使当前运行中的线程睡眼一段时间，进入不可运行状态，这段时间的长短是由程序设定的，yield 方法使当前线程让出CPU 占有权，但让出的时间是不可设定的。实际上，yield()方法对应了如下操作：先检测当前是否有相同优先级的线程处于同可运行状态，如有，则把CPU 的占有权交给此线程，否则，继续运行原来的线程。所以yield()方法称为“退让”，它把运行机会让给了同等优先级的其他线程
另外，sleep 方法允许较低优先级的线程获得运行机会，但yield() 方法执行时，当前线程仍处在可运行状态，所以，不可能让出较低优先级的线程些时获得CPU 占有权。在一个运行系统中，如果较高优先级的线程没有调用sleep 方法，又没有受到I\O 阻塞，那么，较低优先级线程只能等待所有较高优先级的线程运行结束，才有机会运行。
④setPriority(): 更改线程的优先级。
MIN_PRIORITY = 1
NORM_PRIORITY = 5
MAX_PRIORITY = 10
用法：
Thread4 t1 = new Thread4(“t1”);
Thread4 t2 = new Thread4(“t2”);
t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
⑤interrupt():中断某个线程，这种结束方式比较粗暴，如果t线程打开了某个资源还没来得及关闭也就是run方法还没有执行完就强制结束线程，会导致资源无法关闭要想结束进程最好的办法就是用sleep()函数的例子程序里那样，在线程类里面用以个boolean型变量来控制run()方法什么时候结束，run()方法一结束，该线程也就结束了。
⑥wait()
Obj.wait()，与Obj.notify()必须要与synchronized(Obj)一起使用，也就是wait,与notify是针对已经获取了Obj锁进行操作，从语法角度来说就是Obj.wait(),Obj.notify必须在synchronized(Obj){…}语句块内。从功能上来说wait就是说线程在获取对象锁后，主动释放对象锁，同时本线程休眠。直到有其它线程调用对象的notify()唤醒该线程，才能继续获取对象锁，并继续执行。相应的notify()就是对对象锁的唤醒操作。但有一点需要注意的是notify()调用后，并不是马上就释放对象锁的，而是在相应的synchronized(){}语句块执行结
束，自动释放锁后，JVM会在wait()对象锁的线程中随机选取一线程，赋予其对象锁，唤醒线程，继续执行。这样就提供了在线程间同步、唤醒的操作。Thread.sleep()与Object.wait()二者都可以暂停当前线程，释放CPU控制权，主要的区别在于Object.wait()在释放CPU同时，释放了对象锁的控制。
单单在概念上理解清楚了还不够，需要在实际的例子中进行测试才能更好的理解。对Object.wait()，Object.notify()的应用最经典的例子，应该是三线程打印ABC的问题了吧，这是一道比较经典的面试题，题目要求如下：
建立三个线程，A线程打印10次A，B线程打印10次B,C线程打印10次C，要求线程同时运行，交替打印10次ABC。这个问题用Object的wait()，notify()就可以很方便的解决。代码如下：
packagecom.multithread.wait;
public class MyThreadPrinter2 implements Runnable {
private String name;
private Object prev;
private Object self;
private MyThreadPrinter2(String name, Object prev, Object self) {
https://www.doczj.com/doc/078933110.html, = name;
this.prev = prev;
this.self = self;
}
@Override
public void run() {
int count = 10;
while (count > 0) {
synchronized (prev) {
synchronized (self) {
System.out.print(name);
count--;
self.notify();
}
try {
prev.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Object a = new Object();
Object b = new Object();
Object c = new Object();
MyThreadPrinter2 pa = new MyThreadPrinter2("A", c, a); MyThreadPrinter2 pb = new MyThreadPrinter2("B", a, b); MyThreadPrinter2 pc = new MyThreadPrinter2("C", b, c);
new Thread(pa).start();
Thread.sleep(100); //确保按顺序A、B、C执行
new Thread(pb).start();
Thread.sleep(100);
new Thread(pc).start();
Thread.sleep(100);
}
}
输出结果：
ABCABCABCABCABCABCABCABCABCABC
先来解释一下其整体思路，从大的方向上来讲，该问题为三线程间的同步唤醒操作，主要的目的就是ThreadA->ThreadB->ThreadC->ThreadA循环执行三个线程。为了控制线程执行的顺序，那么就必须要确定唤醒、等待的顺序，所以每一个线程必须同时持有两个对象锁，才能继续执行。一个对象锁是prev，就是前一个线程所持有的对象锁。还有一个就是自身对象锁。主要的思想就是，为了控制执行的顺序，必须要先持有prev锁，也就前一个线程要释放自身对象锁，再去申请自身对象锁，两者兼备时打印，之后首先调用self.notify()释放自身对象锁，唤醒下一个等待线程，再调用prev.wait()释放prev对象锁，终止当前线程，等待循环结束后再次被唤醒。运行上述代码，可以发现三个线程循环打印ABC，共10次。程序运行的主要过程就是A线程最先运行，持有C,A对象锁，后释放A,C锁，唤醒B。线程B等待A锁，再申请B锁，后打印B，再释放B，A锁，唤醒C，线程C等待B锁，再申请C锁，后打印C，再释放C,B锁，唤醒A。看起来似乎没什么问题，但如果你仔细想一下，就会发现有问题，就是初始条件，三个线程按照A,B,C的顺序来启动，按照前面的思考，A 唤醒B，B唤醒C，C再唤醒A。但是这种假设依赖于JVM中线程调度、执行的顺序。
wait和sleep区别
共同点：
1. 他们都是在多线程的环境下，都可以在程序的调用处阻塞指定的毫秒数，并返回。
2. wait()和sleep()都可以通过interrupt()方法打断线程的暂停状态，从而使线程立刻抛出InterruptedException。
如果线程A希望立即结束线程B，则可以对线程B对应的Thread实例调用interrupt方法。如果此刻线程B正在wait/sleep /join，则线程B会立刻抛出InterruptedException，在catch() {} 中直接return即可安全地结束线程。
需要注意的是，InterruptedException是线程自己从内部抛出的，并不是interrupt()方法抛出的。对某一线程调用interrupt()时，如果该线程正在执行普通的代码，那么该线程根本就不会抛出InterruptedException。但是，一旦该线程进入到wait()/sleep()/join()后，就会立刻抛出InterruptedException。
不同点：
1. Thread类的方法：sleep(),yield()等
Object的方法：wait()和notify()等
2. 每个对象都有一个锁来控制同步访问。Synchronized关键字可以和对象的锁交互，来实现线程的同步。
sleep方法没有释放锁，而wait方法释放了锁，使得其他线程可以使用同步控制块或者方法。
3. wait，notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用，而sleep可以在任何地方使用
4. sleep必须捕获异常，而wait，notify和notifyAll不需要捕获异常
所以sleep()和wait()方法的最大区别是：