在開發中我們經常使用線程來優化程序，提高系統執行效率，今天我們就來簡單概述一下Java開發過程中需要了解的多線程知識點

　　一、進程與線程

　　進程(Process)是計算機中的程序關于某數據集合上的一次運行活動，是系統進行資源分配和調度的基本單位，是操作系統結構的基礎。

　　線程，有時被稱為輕量級進程(Lightweight Process，LWP)，是程序執行流的最小單元。線程是程序中一個單一的順序控制流程，在單個程序中同時運行多個線程完成不同的工作，稱為多線程。

　　進程和線程的關系可以用下圖來描述：

　　二、同步與異步

　　對于一次方法的調用來說，同步方法調用一旦開始，就必須等待該方法的調用返回，后續的方法才可以繼續執行;異步的話，方法調用一旦開始，就可以立即返回，調用者可以執行后續的方法，這里的異步方法通常會在另一個線程里真實的執行，而不會妨礙當前線程的執行。

　　三、并行與并發

　　并發和并行是兩個相對容易比較混淆的概念。他都可以表示在同一時間范圍內有兩個或多個任務同時在執行，但其在任務調度的時候還是有區別的，首先看下圖：

　　并發任務執行過程：

　　從上圖中可以看到，兩個任務在執行的時候，并發是沒有時間上的重疊的，兩個任務是交替執行的，由于切換的非常快，對于外界調用者來說相當于同一時刻多個任務一起執行了;而并行可以看到時間上是由重疊的，也就是說并行才是真正意義上的同一時刻可以有多個任務同時執行。

　　四、線程的狀態

　　線程從創建、運行到結束總是處于下面五個狀態之一：新建狀態、就緒狀態、運行狀態、阻塞狀態及死亡狀態。

　　1、新建狀態(New)：

　　當用new操作符創建一個線程時，例如new Thread(r)，線程還沒有開始運行，此時線程處在新建狀態。 當一個線程處于新生狀態時，程序還沒有開始運行線程中的代碼。

　　2、就緒狀態(Runnable)

　　一個新創建的線程并不自動開始運行，要執行線程，必須調用線程的start()方法。當線程對象調用start()方法即啟動了線程，start()方法創建線程運行的系統資源，并調度線程運行run()方法。當start()方法返回后，線程就處于就緒狀態，處于就緒狀態的線程并不一定立即運行run()方法，線程還必須同其他線程競爭CPU時間，只有獲得CPU時間才可以運行線程。因為在單CPU的計算機系統中，不可能同時運行多個線程，一個時刻僅有一個線程處于運行狀態。因此此時可能有多個線程處于就緒狀態，對多個處于就緒狀態的線程是由Java運行時系統的線程調度程序(thread scheduler)來調度的。

　　3、運行狀態(Running)

　　當線程獲得CPU時間后，它才進入運行狀態，真正開始執行run()方法。

　　4、 阻塞狀態(Blocked)

　　線程運行過程中，可能由于各種原因進入阻塞狀態: 1)線程通過調用sleep方法進入睡眠狀態; 2)線程調用一個在I/O上被阻塞的操作，即該操作在輸入輸出操作完成之前不會返回到它的調用者; 3)線程試圖得到一個鎖，而該鎖正被其他線程持有; 4)線程在等待某個觸發條件; ...... 所謂阻塞狀態是正在運行的線程沒有運行結束，暫時讓出CPU，這時其他處于就緒狀態的線程就可以獲得CPU時間，進入運行狀態。

　　5、 死亡狀態(Dead)

　　有兩個原因會導致線程死亡： 1) run方法正常退出而自然死亡; 2) 一個未捕獲的異常終止了run方法而使線程猝死。 為了確定線程在當前是否存活(就是要么是可運行的，要么是被阻塞了)，需要使用isAlive方法。如果是可運行或被阻塞，這個方法返回true; 如果線程仍舊是new狀態且不是可運行的， 或者線程死亡了，則返回false。

　　現在我們用一張圖來說明它們之間的狀態：

　　五、創建線程的三種方式

　　(1)繼承Thread類創建線程類

　　1、定義Thread類的子類,并重寫該類的run()方法,該run()方法的方法體就代表了線程需要完成的任務.因此把run()方法稱為線程執行體。

　　2、創建Thread子類的實例,即創建了線程對象。

　　3、調用線程對象的start()方法來啟動該線程。

　　方法的方法體就是主線程的線程執行體。

　　可以看到Thread-0和Thread-1兩個線程的輸出的i變量不連續 注意:i變量是FirstThread的實例變量,而不是局部變量,但是因為程序每次創建線程對象都需要創建一個FirstThread對象,所以Thread-0和Thread-1不能共享該實例變量。

　　使用繼承Thread類的方法來創建線程類時,多個線程之間是無法共享線程類的實例變量。

　　(2) 實現Runnable接口創建線程類

　　1、定義Runnable接口的實現類,并重寫該接口的run()方法,該run()方法的方法體同樣是該線程的線程執行體。

　　2、創建Runnable實現類的實例,并以此實例作為Thread的target來創建Thread對象,該Thread對象才是真正的線程對象。

　　3、調用線程對象的start()方法來啟動該線程。

　　當線程類實現Runnable接口時,如果想獲取當前線程，只能用Thread.currentThread()方法可以看到兩個子線程的i變量是連續的這是因為采用Runnable接口的方式創建的多個線程可以共享線程類的實例變量.是因為:程序創建的Runnable對象只是線程的target,而多個線程可以共享一個target,所以多個線程可以共享一個線程類(實際上應該是線程的target類)的實例變量。

　　(3)使用Callable和Future創建線程

　　通過實現Runnable接口創建多線程時,Thread類的作用就是把run()方法包裝成線程執行體.從方法可以聲明拋出的異常。

　　但是Callable接口并不是Runnable接口的子接口,所以Callable對象不能直接作為Thread的target.而且call()方法還有一個返回值,call()方法并不是直接調用的,它是作為線程執行體被調用的.好在方法的返回值,并為Future接口提供了一個FutureTask實現類,該實現類既實現了Future接口,并實現了Runnable接口----可以作為Thread類的target。

　　在Future接口里定義了幾個公共方法來控制它關聯的Callable任務。

　　Callable接口有泛型限制,并且Callable接口里的泛型形參類型與call()方法返回值類型相同.而且Callable接口是函數式接口,可以用Lambda表達式創建Callable對象。

　　創建并啟動具有返回值的線程的步驟如下:

　　1、創建Callable接口的實現類,并實現call()方法,該call()方法將作為線程執行體,且該call()方法有返回值,再創建Callable實現類的實例。

　　2、使用FutureTask類來包裝Callable對象,該FutureTask對象封裝了該Callable對象的call()方法的返回值。

　　3、使用FutureTask對象作為Thread對象的target創建并啟動新線程。

　　4、調用FutureTask對象的get()方法來獲得子線程執行結束后的返回值。

　　(4)創建線程的三種方式對比

　　采用實現Runnable、Callable接口的方式創建多線程的優缺點：

　　1、線程類只是實現了Runnable接口或Callable接口,還可以繼承其他類。

　　2、多個線程可以共享同一個target對象,非常適合多個相同線程來處理同一份資源的情況,較好的體現了面向對象的思想。

　　3、需要訪問當前線程,則必須使用Thread.currentThread()方法。

　　采用繼承Thread類的方式創建多線程的優缺點：

　　1、因為該線程已經繼承了Thread類,所以不能在繼承其他父類。

　　2、編寫簡單,如果需要訪問當前線程,則無需使用Thread.currentThread()方法,直接使用this即可獲得當前線程。

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