Java基础拾遗:线程相关问题

在Java中创建线程有两种方法：使用Thread类和使用Runnable接口。要注意的是Thread类也实现了Runnable接口，因此，从Thread类继承的类的实例也可以作为target传入这个构造方法。可通过这种方法实现多个线程的资源共享。
线程的生命周期：
1.新建状态(New)：用new语句创建的线程对象处于新建状态，此时它和其它的java对象一样，仅仅在堆中被分配了内存
2.就绪状态(Runnable)：当一个线程创建了以后，其他的线程调用了它的start()方法，该线程就进入了就绪状态。处于这个状态的线程位于可运行池中，等待获得CPU的使用权
3.运行状态(Running)：处于这个状态的线程占用CPU,执行程序的代码
4.阻塞状态(Blocked)：当线程处于阻塞状态时，java虚拟机不会给线程分配CPU，直到线程重新进入就绪状态，它才有机会转到运行状态。
阻塞状态分为三种情况：
1)位于对象等待池中的阻塞状态：当线程运行时，如果执行了某个对象的wait()方法，java虚拟机就回把线程放到这个对象的等待池中
2)位于对象锁中的阻塞状态，当线程处于运行状态时，试图获得某个对象的同步锁时，如果该对象的同步锁已经被其他的线程占用，JVM就会把这个线程放到这个对象的琐池中。
3)其它的阻塞状态：当前线程执行了sleep()方法，或者调用了其它线程的join()方法，或者发出了I/O请求时，就会进入这个状态中。
一、创建并运行线程
当调用start方法后，线程开始执行run方法中的代码。线程进入运行状态。可以通过Thread类的isAlive方法来判断线程是否处于运行状态。当线程处于运行状态时，isAlive返回true，当isAlive返回false时，可能线程处于等待状态，也可能处于停止状态。
二、挂起和唤醒线程
一但线程开始执行run方法，就会一直到这个run方法执行完成这个线程才退出。但在线程执行的过程中，可以通过两个方法使线程暂时停止执行。这两个方法是suspend和sleep。在使用suspend挂起线程后，可以通过resume方法唤醒线程。而使用sleep使线程休眠后，只能在设定的时间后使线程处于就绪状态（在线程休眠结束后，线程不一定会马上执行，只是进入了就绪状态，等待着系统进行调度）。suspend方法是不释放锁，虽然suspend和resume可以很方便地使线程挂起和唤醒，但由于使用这两个方法可能会造成一些不可预料的事情发生，因此，这两个方法被标识为deprecated(弃用)标记，这表明在以后的jdk版本中这两个方法可能被删除，所以尽量不要使用这两个方法来操作线程。
三、终止线程的三种方法
有三种方法可以使终止线程。
使用退出标志，使线程正常退出，也就是当run方法完成后线程终止。
使用stop方法强行终止线程(线程中调用了阻塞代码)（这个方法不推荐使用，因为stop是依靠抛出异常来结束线程的，也可能发生不可预料的结果）。如果没有调用阻塞代码，可以正常结束线程。
使用interrupt方法中断线程(线程中调用了阻塞代码)（其实这种方法也是通过抛出异常来结束线程的）。如果没有调用阻塞代码，可以通过判断线程的中断标志位来介绍线程。
线程的几个方法：
join()：等待此线程死亡后再继续，可使异步线程变为同步线程，join方法是不会释放锁
interrupt()：中断线程，被中断线程会抛InterruptedException
wait()：等待获取锁：表示等待获取某个锁执行了该方法的线程释放对象的锁，JVM会把该线程放到对象的等待池中。该线程等待其它线程唤醒
notify()：执行该方法的线程唤醒在对象的等待池中等待的一个线程，JVM从对象的等待池中随机选择一个线程，把它转到对象的锁池中。使线程由阻塞队列进入就绪状态
sleep()：让当前正在执行的线程休眠，有一个用法可以代替yield函数——sleep(0)
yield()：暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。也就是交出CPU一段时间(其他同样的优先级或者更高优先级的线程可以获取到运行的机会)
sleep和yield区别：
1sleep()方法会给其他线程运行的机会，而不考虑其他线程的优先级，因此会给较低线程一个运行的机会；yield()方法只会给相同优先级或者更高优先级的线程一个运行的机会。
2当线程执行了sleep(long millis)方法后，将转到阻塞状态，参数millis指定睡眠时间；当线程执行了yield()方法后，将转到就绪状态。
3sleep()方法声明抛出InterruptedException异常，而yield()方法没有声明抛出任何异常
4sleep()方法比yield()方法具有更好的移植性
如果希望明确地让一个线程给另外一个线程运行的机会，可以采取以下的办法之一：
1调整各个线程的优先级
2让处于运行状态的线程调用Thread.sleep()方法
3让处于运行状态的线程调用Thread.yield()方法
4让处于运行状态的线程调用另一个线程的join()方法
首先，wait()和notify(),notifyAll()是Object类的方法，sleep()和yield()是Thread类的方法。
(1).常用的wait方法有wait()和wait(long timeout):
void wait() 在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，导致当前线程等待。
void wait(long timeout) 在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者超过指定的时间量前，导致当前线程等待。
wait()后，线程会释放掉它所占有的“锁标志”，从而使线程所在对象中的其它synchronized数据可被别的线程使用。
wait()和notify()因为会对对象的“锁标志”进行操作，所以它们必须在synchronized函数或synchronized代码块中进行调用。如果在non- synchronized函数或non-synchronized代码块中进行调用，虽然能编译通过，但在运行时会发生IllegalMonitorStateException的异常。
(2).Thread.sleep(long millis),必须带有一个时间参数。
sleep(long)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；
sleep(long)可使优先级低的线程得到执行的机会，当然也可以让同优先级和高优先级的线程有执行的机会；
sleep(long)是不会释放锁标志的。
(3).yield()没有参数。
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。yield()也不会释放锁标志。
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。
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。
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。所以yield()只能使同优先级的线程有执行的机会。
volitile 语义
volatile相当于synchronized的弱实现，也就是说volatile实现了类似synchronized的语义，却又没有锁机制。它确保对volatile字段的更新以可预见的方式告知其他的线程。
volatile包含以下语义：
（1）Java 存储模型不会对valatile指令的操作进行重排序：这个保证对volatile变量的操作时按照指令的出现顺序执行的。
（2）volatile变量不会被缓存在寄存器中（只有拥有线程可见）或者其他对CPU不可见的地方，每次总是从主存中读取volatile变量的结果。也就是说对于volatile变量的修改，其它线程总是可见的，并且不是使用自己线程栈内部的变量。也就是在happens-before法则中，对一个valatile变量的写操作后，其后的任何读操作理解可见此写操作的结果。
尽管volatile变量的特性不错，但是volatile并不能保证线程安全的，也就是说volatile字段的操作不是原子性的，volatile变量只能保证可见性（一个线程修改后其它线程能够理解看到此变化后的结果），要想保证原子性，目前为止只能加锁！
线程同步的特征：
1如果一个同步代码块和非同步代码块同时操作共享资源，仍然会造成对共享资源的竞争。因为当一个线程执行一个对象的同步代码块时，其他的线程仍然可以执行对象的非同步代码块。（所谓的线程之间保持同步，是指不同的线程在执行同一个对象的同步代码块时，因为要获得对象的同步锁而互相牵制）
2每个对象都有唯一的同步锁
3在静态方法前面可以使用synchronized修饰符，但是要注意的是锁对象是类(用Object.class而不能用this)，而不是这个类的对象。
4当一个线程开始执行同步代码块时，并不意味着必须以不间断的方式运行，进入同步代码块的线程可以执行Thread.sleep()或者执行Thread.yield()方法，此时它并不释放对象锁，只是把运行的机会让给其他的线程。
5、synchronized声明不会被继承，如果一个用synchronized修饰的方法被子类覆盖，那么子类中这个方法不在保持同步，除非用synchronized修饰。
6、synchronized 关键字能够修饰一个对象实例中的函数或者代码块。在一个非静态方法中 this 关键字表示当前的实例对象。在一个 synchronized 修饰的静态的方法中，这个方法所在的类使用 Class 作为实例对象

作者： DocMike
链接：http://www.imooc.com/article/19135?block_id=tuijian_wz
来源：慕课网

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