林炳文Evankaka原创作品。转载请注明出处http://blog.csdn.net/evankaka
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写在前面的话：此文只能说是java多线程的一个入门，其实Java里头线程完全可以写一本书了，但是如果最基本的你都学掌握好，又怎么能更上一个台阶呢？如果你觉得此文很简单，那推荐你看看Java并发包的的线程池（Java并发编程与技术内幕:线程池深入理解），或者看这个专栏：Java并发编程与技术内幕。你将会对Java里头的高并发场景下的线程有更加深刻的理解。
目录(?)[-]
- 一扩展javalangThread类
- 二实现javalangRunnable接口
- 三Thread和Runnable的区别
- 四线程状态转换
- 五线程调度
- 六常用函数说明
- 使用方式
- 为什么要用join方法
- 七常见线程名词解释
- 八线程同步
- 九线程数据传递
本文主要讲了java中多线程的使用方法、线程同步、线程数据传递、线程状态及相应的一些线程函数用法、概述等。在这之前，首先让我们来了解下在操作系统中进程和线程的区别：
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。（进程是资源分配的最小单位）
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。（线程是cpu调度的最小单位）
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。
在java中要想实现多线程，有两种手段，一种是继续Thread类，另外一种是实现Runable接口.(其实准确来讲，应该有三种，还有一种是实现Callable接口，并与Future、线程池结合使用，此文这里不讲这个，有兴趣看这里Java并发编程与技术内幕:Callable、Future、FutureTask、CompletionService )
一、扩展java.lang.Thread类
这里继承Thread类的方法是比较常用的一种，如果说你只是想起一条线程。没有什么其它特殊的要求，那么可以使用Thread.（笔者推荐使用Runable，后头会说明为什么）。下面来看一个简单的实例
- package com.multithread.learning;
- /**
- *@functon 多线程学习
- *@author 林炳文
- *@time 2015.3.9
- */
- class Thread1 extends Thread{
- private String name;
- public Thread1(String name) {
- this.name=name;
- }
- public void run() {
- for (int i = 0; i < 5; i++) {
- System.out.println(name + "运行 : " + i);
- try {
- sleep((int) Math.random() * 10);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
- public class Main {
- public static void main(String[] args) {
- Thread1 mTh2=new Thread1("A");
- Thread1 mTh3=new Thread1("B");
- mTh2.start();
- mTh3.start();
- }
- }
输出：
A运行 : 0
B运行 : 0
A运行 : 1
A运行 : 2
A运行 : 3
A运行 : 4
B运行 : 1
B运行 : 2
B运行 : 3
B运行 : 4
再运行一下：
A运行 : 0
B运行 : 0
B运行 : 1
B运行 : 2
B运行 : 3
B运行 : 4
A运行 : 1
A运行 : 2
A运行 : 3
A运行 : 4
但是start方法重复调用的话，会出现java.lang.IllegalThreadStateException异常。
- Thread1 mTh2=new Thread1("A");
- Thread1 mTh3=mTh2;
- mTh2.start();
- mTh3.start();
输出：
Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException
at java.lang.Thread.start(Unknown Source)
at com.multithread.learning.Main.main(Main.java:31)
A运行 : 0
A运行 : 1
A运行 : 2
A运行 : 3
A运行 : 4
二、实现java.lang.Runnable接口
采用Runnable也是非常常见的一种，我们只需要重写run方法即可。下面也来看个实例。
- /**
- *@functon 多线程学习
- *@author 林炳文
- *@time 2015.3.9
- */
- package com.multithread.runnable;
- class Thread2 implements Runnable{
- private String name;
- public Thread2(String name) {
- this.name=name;
- }
- @Override
- public void run() {
- for (int i = 0; i < 5; i++) {
- System.out.println(name + "运行 : " + i);
- try {
- Thread.sleep((int) Math.random() * 10);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
- public class Main {
- public static void main(String[] args) {
- new Thread(new Thread2("C")).start();
- new Thread(new Thread2("D")).start();
- }
- }
输出：
C运行 : 0
D运行 : 0
D运行 : 1
C运行 : 1
D运行 : 2
C运行 : 2
D运行 : 3
C运行 : 3
D运行 : 4
C运行 : 4
三、Thread和Runnable的区别
如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话，则很容易的实现资源共享。
总结：
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
4）：线程池只能放入实现Runable或callable类线程，不能直接放入继承Thread的类
提醒一下大家：main方法其实也是一个线程。在java中所以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。
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实习在就是在操作系统中启动了一个进程。
四、线程状态转换
五、线程调度
线程的调度
六、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。
- /**
- *@functon 多线程学习,join
- *@author 林炳文
- *@time 2015.3.9
- */
- package com.multithread.join;
- class Thread1 extends Thread{
- private String name;
- public Thread1(String name) {
- super(name);
- this.name=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 mTh2=new Thread1("A");
- Thread1 mTh3=new Thread1("B");
- mTh2.start();
- mTh3.start();
- System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主线程运行结束!");
- }
- }
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 mTh2=new Thread1("A");
- Thread1 mTh3=new Thread1("B");
- mTh2.start();
- mTh3.start();
- try {
- mTh2.join();
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- try {
- mTh3.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。
- /**
- *@functon 多线程学习 yield
- *@author 林炳文
- *@time 2015.3.9
- */
- package com.multithread.yield;
- class ThreadYield extends Thread{
- public ThreadYield(String name) {
- super(name);
- }
- @Override
- public void run() {
- for (int i = 1; i <= 50; i++) {
- System.out.println("" + this.getName() + "-----" + i);
- // 当i为30时，该线程就会把CPU时间让掉，让其他或者自己的线程执行（也就是谁先抢到谁执行）
- if (i ==30) {
- this.yield();
- }
- }
- }
- }
- public class Main {
- public static void main(String[] args) {
- ThreadYield yt1 = new ThreadYield("张三");
- ThreadYield yt2 = new ThreadYield("李四");
- yt1.start();
- yt2.start();
- }
- }
运行结果：
第一种情况：李四（线程）当执行到30时会CPU时间让掉，这时张三（线程）抢到CPU时间并执行。
第二种情况：李四（线程）当执行到30时会CPU时间让掉，这时李四（线程）抢到CPU时间并执行。
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
Thread4 t1 = new Thread4("t1");
Thread4 t2 = new Thread4("t2");
t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
⑤interrupt():不要以为它是中断某个线程！它只是线线程发送一个中断信号，让线程在无限等待时（如死锁时）能抛出抛出，从而结束线程，但是如果你吃掉了这个异常，那么这个线程还是不会中断的！
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：
- /**
- * wait用法
- * @author DreamSea
- * @time 2015.3.9
- */
- package com.multithread.wait;
- public class MyThreadPrinter2 implements Runnable {
- private String name;
- private Object prev;
- private Object self;
- private MyThreadPrinter2(String name, Object prev, Object self) {
- this.name = 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：
sleep()睡眠时，保持对象锁，仍然占有该锁；
而wait()睡眠时，释放对象锁。
但是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（但不建议使用该方法）。
sleep（）方法
sleep()使当前线程进入停滞状态（阻塞当前线程），让出CUP的使用、目的是不让当前线程独自霸占该进程所获的CPU资源，以留一定时间给其他线程执行的机会;
sleep()是Thread类的Static(静态)的方法；因此他不能改变对象的机锁，所以当在一个Synchronized块中调用Sleep()方法是，线程虽然休眠了，但是对象的机锁并木有被释放，其他线程无法访问这个对象（即使睡着也持有对象锁）。
在sleep()休眠时间期满后，该线程不一定会立即执行，这是因为其它线程可能正在运行而且没有被调度为放弃执行，除非此线程具有更高的优先级。
wait（）方法
wait()方法是Object类里的方法；当一个线程执行到wait()方法时，它就进入到一个和该对象相关的等待池中，同时失去（释放）了对象的机锁（暂时失去机锁，wait(long timeout)超时时间到后还需要返还对象锁）；其他线程可以访问；
wait()使用notify或者notifyAlll或者指定睡眠时间来唤醒当前等待池中的线程。
wiat()必须放在synchronized block中，否则会在program runtime时扔出”java.lang.IllegalMonitorStateException“异常。
七、常见线程名词解释
线程类的一些常用方法：
sleep(): 强迫一个线程睡眠Ｎ毫秒。
isAlive(): 判断一个线程是否存活。
join(): 等待线程终止。
activeCount(): 程序中活跃的线程数。
enumerate(): 枚举程序中的线程。
currentThread(): 得到当前线程。
isDaemon(): 一个线程是否为守护线程。
setDaemon(): 设置一个线程为守护线程。(用户线程和守护线程的区别在于，是否等待主线程依赖于主线程结束而结束)
setName(): 为线程设置一个名称。
wait(): 强迫一个线程等待。
notify(): 通知一个线程继续运行。
setPriority(): 设置一个线程的优先级。
八、线程同步
当前标题：JAVA多线程
网站网址：http://bjjierui.cn/article/gjddid.html
