1.1 程序、進(jìn)程與線程
? 程序（program）：為完成特定任務(wù)，用某種語(yǔ)言編寫的一組指令的集合。即指一段
靜態(tài)的代碼，靜態(tài)對(duì)象。
? 進(jìn)程（process）：程序的一次執(zhí)行過程，或是正在內(nèi)存中運(yùn)行的應(yīng)用程序。如：運(yùn)行
中的 QQ，運(yùn)行中的網(wǎng)易音樂播放器。
– 每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)獨(dú)立的內(nèi)存空間，系統(tǒng)運(yùn)行一個(gè)程序即是一個(gè)進(jìn)程從創(chuàng)
建、運(yùn)行到消亡的過程。（生命周期）
– 程序是靜態(tài)的，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的
– 進(jìn)程作為操作系統(tǒng)調(diào)度和分配資源的最小單位（亦是系統(tǒng)運(yùn)行程序的基
本單位），系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會(huì)為每個(gè)進(jìn)程分配不同的內(nèi)存區(qū)域。
– 現(xiàn)代的操作系統(tǒng)，大都是支持多進(jìn)程的，支持同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序。比如：
現(xiàn)在我們上課一邊使用編輯器，一邊使用錄屏軟件，同時(shí)還開著畫圖板，
dos 窗口等軟件。
? 線程（thread）：進(jìn)程可進(jìn)一步細(xì)化為線程，是程序內(nèi)部的一條執(zhí)行路徑。
一 個(gè)進(jìn)程中至少有一個(gè)線程。
– 一個(gè)進(jìn)程同一時(shí)間若并行執(zhí)行多個(gè)線程，就是支持多線程的。

– 線程作為 CPU 調(diào)度和執(zhí)行的最小單位。
– 一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程共享相同的內(nèi)存單元，它們從同一個(gè)堆中分配對(duì)
象，可以訪問相同的變量和對(duì)象。這就使得線程間通信更簡(jiǎn)便、高效。但
多個(gè)線程操作共享的系統(tǒng)資源可能就會(huì)帶來安全的隱患。
– 下圖中，紅框的藍(lán)色區(qū)域?yàn)榫€程獨(dú)享，黃色區(qū)域?yàn)榫€程共享。

注意：
不同的進(jìn)程之間是不共享內(nèi)存的。
進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換和通信的成本很高。

1.5.2 并行與并發(fā)
? 并行（parallel）：指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生（同時(shí)發(fā)生）。
指在同一時(shí)刻，有多條指令在多個(gè) CPU 上同時(shí)執(zhí)行。比如：多個(gè)人同時(shí)做不同的事。

**? 并發(fā)（concurrency）：指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一個(gè)時(shí)間段內(nèi)發(fā)生。**即在一段時(shí)間內(nèi)，有多條指令在單個(gè) CPU 上快速輪換、交替執(zhí)行，使得在宏觀上具有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)執(zhí)行的效果。

2.創(chuàng)建和啟動(dòng)線程
2.1 概述
? Java 語(yǔ)言的 JVM 允許程序運(yùn)行多個(gè)線程，使用 java.lang.Thread 類代表線程，所
有的線程對(duì)象都必須是 Thread 類或其子類的實(shí)例。
? Thread 類的特性
– 每個(gè)線程都是通過某個(gè)特定 Thread 對(duì)象的 run()方法來完成操作的，因此
把 run()方法體稱為線程執(zhí)行體。
– 通過該 Thread 對(duì)象的 start()方法來啟動(dòng)這個(gè)線程，而非直接調(diào)用 run()
– 要想實(shí)現(xiàn)多線程，必須在主線程中創(chuàng)建新的線程對(duì)象。

2.2 方式 1：繼承 Thread 類

Java 通過繼承 Thread 類來創(chuàng)建并啟動(dòng)多線程的步驟如下：

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(wù)
2. 創(chuàng)建 Thread 子類的實(shí)例，即創(chuàng)建了線程對(duì)象
3. 調(diào)用線程對(duì)象的 start()方法來啟動(dòng)該線程
   代碼如下：

package com.atguigu.thread;
//自定義線程類
public class MyThread extends Thread {
 //定義指定線程名稱的構(gòu)造方法
 public MyThread(String name) {
 //調(diào)用父類的 String 參數(shù)的構(gòu)造方法，指定線程的名稱
 super(name);
 }
 /**
 * 重寫 run 方法，完成該線程執(zhí)行的邏輯
 */
 @Override
 public void run() {
 for (int i = 0; i < 10; i++) {
 System.out.println(getName()+"：正在執(zhí)行！"+i);
 }
 }
}

測(cè)試類：

package com.atguigu.thread;
public class TestMyThread {
 public static void main(String[] args) {
 //創(chuàng)建自定義線程對(duì)象 1
 MyThread mt1 = new MyThread("子線程 1");
 //開啟子線程 1
 mt1.start();
 
 //創(chuàng)建自定義線程對(duì)象 2
 MyThread mt2 = new MyThread("子線程 2");
 //開啟子線程 2
 mt2.start();
 
 //在主方法中執(zhí)行 for 循環(huán)
 for (int i = 0; i < 10; i++) {
 System.out.println("main 線程！"+i);
 }
 }
}

注意：

1.如果自己手動(dòng)調(diào)用 run()方法，那么就只是普通方法，沒有啟動(dòng)多線程模 式。
2.run()方法由 JVM 調(diào)用，什么時(shí)候調(diào)用，執(zhí)行的過程控制都有操作系統(tǒng)的 CPU 調(diào)度決定。
3.想要啟動(dòng)多線程，必須調(diào)用 start 方法。
4.一個(gè)線程對(duì)象只能調(diào)用一次 start()方法啟動(dòng)，如果重復(fù)調(diào)用了，則將拋出 以上的異常“IllegalThreadStateException”。

2.3 方式 2：實(shí)現(xiàn) Runnable 接口

Java 有單繼承的限制，當(dāng)我們無法繼承 Thread 類時(shí)，那么該如何做呢？在核心
類庫(kù)中提供了 Runnable 接口，我們可以實(shí)現(xiàn) Runnable 接口，重寫 run()方法，
然后再通過 Thread 類的對(duì)象代理啟動(dòng)和執(zhí)行我們的線程體 run()方法
步驟如下：
2. 定義 Runnable 接口的實(shí)現(xiàn)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(zhí)行體。
3. 創(chuàng)建 Runnable 實(shí)現(xiàn)類的實(shí)例，并以此實(shí)例作為 Thread 的 target 參數(shù)來創(chuàng)建Thread 對(duì)象，該 Thread 對(duì)象才是真正 的線程對(duì)象。
4. 調(diào)用線程對(duì)象的 start()方法，啟動(dòng)線程。調(diào)用 Runnable 接口實(shí)現(xiàn)類的run 方法。
代碼如下：

package com.atguigu.thread;
public class MyRunnable implements Runnable {
 @Override
 public void run() {
 for (int i = 0; i < 20; i++) {
 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " "
+ i);
 }
 }
}

測(cè)試類：

package com.atguigu.thread;
public class TestMyRunnable {
 public static void main(String[] args) {
 //創(chuàng)建自定義類對(duì)象 線程任務(wù)對(duì)象
 MyRunnable mr = new MyRunnable();
 //創(chuàng)建線程對(duì)象
 Thread t = new Thread(mr, "長(zhǎng)江");
 t.start();
 for (int i = 0; i < 20; i++) {
 System.out.println("黃河 " + i);
 }
 }
}

通過實(shí)現(xiàn) Runnable 接口，使得該類有了多線程類的特征。所有的分線程要執(zhí)行的代碼都在 run 方法里面。
在啟動(dòng)的多線程的時(shí)候，需要先通過 Thread 類的構(gòu)造方法 Thread(Runnable target) 構(gòu)造出對(duì)象，然后調(diào)用 Thread 對(duì)象的 start()方法來運(yùn)行多線程代碼。
實(shí)際上，所有的多線程代碼都是通過運(yùn)行 Thread 的 start()方法來運(yùn)行的。因此，不管是繼承 Thread 類還是實(shí)現(xiàn) Runnable 接口來實(shí)現(xiàn)多線程，最終還是通過 Thread 的對(duì)象的 API 來控制線程的，熟悉 Thread 類的 API 是進(jìn)行多線程編程的基礎(chǔ)。

說明：Runnable 對(duì)象僅僅作為 Thread 對(duì)象的 target，Runnable 實(shí)現(xiàn)類里包含的 run()方法僅作為線程執(zhí)行體。
而實(shí)際的線程對(duì)象依然是 Thread 實(shí)例，只是該 Thread 線程負(fù)責(zé)執(zhí)行其 target 的 run()方法。

2.5 對(duì)比兩種方式

聯(lián)系

Thread 類實(shí)際上也是實(shí)現(xiàn)了 Runnable 接口的類。即： public class Thread extends Object implements Runnable

區(qū)別

? 繼承 Thread：線程代碼存放 Thread 子類 run 方法中。
? 實(shí)現(xiàn) Runnable：線程代碼存在接口的子類的 run 方法。

實(shí)現(xiàn) Runnable 接口比繼承 Thread 類所具有的優(yōu)勢(shì)

? 避免了單繼承的局限性
? 多個(gè)線程可以共享同一個(gè)接口實(shí)現(xiàn)類的對(duì)象，非常適合多個(gè)相同線程來處理同一份資 源。
?增加程序的健壯性，實(shí)現(xiàn)解耦操作，代碼可以被多個(gè)線程共享，代碼和線程獨(dú)立。

3. Thread 類的常用結(jié)構(gòu)
3.1 構(gòu)造器

? public Thread() :分配一個(gè)新的線程對(duì)象。
? public Thread(String name) :分配一個(gè)指定名字的新的線程對(duì)象。
? public Thread(Runnable target) :指定創(chuàng)建線程的目標(biāo)對(duì)象，它實(shí)現(xiàn)了 

Runnable 接口中的 run 方法

? public Thread(Runnable target,String name) :分配一個(gè)帶有指定目標(biāo)新的線程對(duì)象并指定名字。

3.2 常用方法系列 1

? public void run() :此線程要執(zhí)行的任務(wù)在此處定義代碼。
? public void start() :導(dǎo)致此線程開始執(zhí)行; Java 虛擬機(jī)調(diào)用此線程的 run 方法。
? public String getName() :獲取當(dāng)前線程名稱。
? public void setName(String name)：設(shè)置該線程名稱。
? public static Thread currentThread() :返回對(duì)當(dāng)前正在執(zhí)行的線程對(duì)象的引用。在
Thread 子類中就是 this，通常用于主線程和 Runnable 實(shí)現(xiàn)類
? public static void sleep(long millis) :使當(dāng)前正在執(zhí)行的線程以指定的毫秒數(shù)暫停（暫時(shí)
停止執(zhí)行）。
? public static void yield()：yield 只是讓當(dāng)前線程暫停一下，讓系統(tǒng)的線程調(diào)度器重新
調(diào)度一次，希望優(yōu)先級(jí)與當(dāng)前線程相同或更高的其他線程能夠獲得執(zhí)行機(jī)會(huì)，但是這
個(gè)不能保證，完全有可能的情況是，當(dāng)某個(gè)線程調(diào)用了 yield 方法暫停之后，線程調(diào)
度器又將其調(diào)度出來重新執(zhí)行。

4.1 JDK1.5 之前：5 種狀態(tài)
線程的生命周期有五種狀態(tài)：新建（New）、就緒（Runnable）、運(yùn)行
（Running）、阻塞（Blocked）、死亡（Dead）。 CPU 需要在多條線程之間切
換，于是線程狀態(tài)會(huì)多次在運(yùn)行、阻塞、就緒之間切換

1.新建
當(dāng)一個(gè) Thread 類或其子類的對(duì)象被聲明并創(chuàng)建時(shí)，新生的線程對(duì)象處于新建狀
態(tài)。此時(shí)它和其他 Java 對(duì)象一樣，僅僅由 JVM 為其分配了內(nèi)存，并初始化了
實(shí)例變量的值。此時(shí)的線程對(duì)象并沒有任何線程的動(dòng)態(tài)特征，程序也不會(huì)執(zhí)行
它的線程體 run()。
2.就緒
但是當(dāng)線程對(duì)象調(diào)用了 start()方法之后，就不一樣了，線程就從新建狀態(tài)轉(zhuǎn)為
就緒狀態(tài)。JVM 會(huì)為其創(chuàng)建方法調(diào)用棧和程序計(jì)數(shù)器，當(dāng)然，處于這個(gè)狀態(tài)中
的線程并沒有開始運(yùn)行，只是表示已具備了運(yùn)行的條件，隨時(shí)可以被調(diào)度。至
于什么時(shí)候被調(diào)度，取決于 JVM 里線程調(diào)度器的調(diào)度。
注意：
程序只能對(duì)新建狀態(tài)的線程調(diào)用 start()，并且只能調(diào)用一次，如果對(duì)
非新建狀態(tài)的線程，如已啟動(dòng)的線程或已死亡的線程調(diào)用 start()都會(huì)
報(bào)錯(cuò) IllegalThreadStateException 異常。
3.運(yùn)行
如果處于就緒狀態(tài)的線程獲得了 CPU 資源時(shí)，開始執(zhí)行 run()方法的線程體代
碼，則該線程處于運(yùn)行狀態(tài)。如果計(jì)算機(jī)只有一個(gè) CPU 核心，在任何時(shí)刻只有
一個(gè)線程處于運(yùn)行狀態(tài)，如果計(jì)算機(jī)有多個(gè)核心，將會(huì)有多個(gè)線程并行
(Parallel)執(zhí)行。
當(dāng)然，美好的時(shí)光總是短暫的，而且 CPU 講究雨露均沾。對(duì)于搶占式策略的系
統(tǒng)而言，系統(tǒng)會(huì)給每個(gè)可執(zhí)行的線程一個(gè)小時(shí)間段來處理任務(wù)，當(dāng)該時(shí)間用
完，系統(tǒng)會(huì)剝奪該線程所占用的資源，讓其回到就緒狀態(tài)等待下一次被調(diào)度。
此時(shí)其他線程將獲得執(zhí)行機(jī)會(huì)，而在選擇下一個(gè)線程時(shí)，系統(tǒng)會(huì)適當(dāng)考慮線程
的優(yōu)先級(jí)。
4.阻塞
當(dāng)在運(yùn)行過程中的線程遇到如下情況時(shí)，會(huì)讓出 CPU 并臨時(shí)中止自己的執(zhí)
行，進(jìn)入阻塞狀態(tài)：
? 線程調(diào)用了 sleep()方法，主動(dòng)放棄所占用的 CPU 資源；
? 線程試圖獲取一個(gè)同步監(jiān)視器，但該同步監(jiān)視器正被其他線程持有；
? 線程執(zhí)行過程中，同步監(jiān)視器調(diào)用了 wait()，讓它等待某個(gè)通知（notify）；
? 線程執(zhí)行過程中，同步監(jiān)視器調(diào)用了 wait(time)
? 線程執(zhí)行過程中，遇到了其他線程對(duì)象的加塞（join）；
? 線程被調(diào)用 suspend 方法被掛起（已過時(shí)，因?yàn)槿菀装l(fā)生死鎖）；
當(dāng)前正在執(zhí)行的線程被阻塞后，其他線程就有機(jī)會(huì)執(zhí)行了。針對(duì)如上情況，當(dāng)
發(fā)生如下情況時(shí)會(huì)解除阻塞，讓該線程重新進(jìn)入就緒狀態(tài)，等待線程調(diào)度器再
次調(diào)度它：
? 線程的 sleep()時(shí)間到；
? 線程成功獲得了同步監(jiān)視器；
? 線程等到了通知(notify)；
? 線程 wait 的時(shí)間到了
? 加塞的線程結(jié)束了；
? 被掛起的線程又被調(diào)用了 resume 恢復(fù)方法（已過時(shí)，因?yàn)槿菀装l(fā)生死鎖）；
5.死亡
線程會(huì)以以下三種方式之一結(jié)束，結(jié)束后的線程就處于死亡狀態(tài)：
? run()方法執(zhí)行完成，線程正常結(jié)束
? 線程執(zhí)行過程中拋出了一個(gè)未捕獲的異常（Exception）或錯(cuò)誤（Error）
? 直接調(diào)用該線程的 stop()來結(jié)束該線程（已過時(shí)）

4.2 JDK1.5 及之后：6 種狀態(tài)
在 java.lang.Thread.State 的枚舉類中這樣定義：
public enum State {
NEW,
RUNNABLE,
BLOCKED,
WAITING,
TIMED_WAITING,
TERMINATED;
}
? NEW（新建）：線程剛被創(chuàng)建，但是并未啟動(dòng)。還沒調(diào)用 start 方法。
? RUNNABLE（可運(yùn)行）：這里沒有區(qū)分就緒和運(yùn)行狀態(tài)。因?yàn)閷?duì)于 Java 對(duì)象來說，只
能標(biāo)記為可運(yùn)行，至于什么時(shí)候運(yùn)行，不是 JVM 來控制的了，是 OS 來進(jìn)行調(diào)度的，
而且時(shí)間非常短暫，因此對(duì)于 Java 對(duì)象的狀態(tài)來說，無法區(qū)分。
? Teminated（被終止）：表明此線程已經(jīng)結(jié)束生命周期，終止運(yùn)行。
? 重點(diǎn)說明，根據(jù) Thread.State 的定義，阻塞狀態(tài)分為三種：BLOCKED、WAITING、
TIMED_WAITING。
– BLOCKED（鎖阻塞）：在 API 中的介紹為：一個(gè)正在阻塞、等待一個(gè)監(jiān)視
器鎖（鎖對(duì)象）的線程處于這一狀態(tài)。只有獲得鎖對(duì)象的線程才能有執(zhí)行
機(jī)會(huì)。
? 比如，線程 A 與線程 B 代碼中使用同一鎖，如果線程 A 獲取到
鎖，線程 A 進(jìn)入到 Runnable 狀態(tài)，那么線程 B 就進(jìn)入到 Blocked
鎖阻塞狀態(tài)。
– TIMED_WAITING（計(jì)時(shí)等待）：在 API 中的介紹為：一個(gè)正在限時(shí)等待
另一個(gè)線程執(zhí)行一個(gè)（喚醒）動(dòng)作的線程處于這一狀態(tài)。
? 當(dāng)前線程執(zhí)行過程中遇到 Thread 類的 sleep 或 join，Object 類
的 wait，LockSupport 類的 park 方法，并且在調(diào)用這些方法時(shí)，
設(shè)置了時(shí)間，那么當(dāng)前線程會(huì)進(jìn)入 TIMED_WAITING，直到時(shí)間
到，或被中斷。
– WAITING（無限等待）：在 API 中介紹為：一個(gè)正在無限期等待另一個(gè)線
程執(zhí)行一個(gè)特別的（喚醒）動(dòng)作的線程處于這一狀態(tài)。
? 當(dāng)前線程執(zhí)行過程中遇到遇到 Object 類的 wait，Thread 類的
join，LockSupport 類的 park 方法，并且在調(diào)用這些方法時(shí)，沒
有指定時(shí)間，那么當(dāng)前線程會(huì)進(jìn)入 WAITING 狀態(tài)，直到被喚醒。
– 通過 Object 類的 wait 進(jìn)入 WAITING 狀態(tài)的要有 Object 的
notify/notifyAll 喚醒；
– 通過 Condition 的 await 進(jìn)入 WAITING 狀態(tài)的要有
Condition 的 signal 方法喚醒；
– 通過 LockSupport 類的 park 方法進(jìn)入 WAITING 狀態(tài)的要有
LockSupport 類的 unpark 方法喚醒
– 通過 Thread 類的 join 進(jìn)入 WAITING 狀態(tài)，只有調(diào)用 join
方法的線程對(duì)象結(jié)束才能讓當(dāng)前線程恢復(fù)；
說明：當(dāng)從 WAITING 或 TIMED_WAITING 恢復(fù)到 Runnable 狀態(tài)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)
當(dāng)前線程沒有得到監(jiān)視器鎖，那么會(huì)立刻轉(zhuǎn)入 BLOCKED 狀態(tài)。

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