文章目录

1.创建线程的三种方式
- 1.1 继承Thread类并重写run方法
- 1.2 使用Runnable配合Thread
- 1.3 通过Callable和FutureTask创建线程
2.Runnable和Thread的区别
3.Thread类源代码剖析
4.线程运行原理
- 4.1 栈与栈帧
- 4.2 线程上下文切换（Thread Context Switch)
5.Thread的常见方法
- 5.1 调用start 与 run方法的区别
- 5.2 sleep 与 yield
- 5.3 线程优先级
- 5.4 join方法详解
- 5.5 interrupt 方法详解
- 5.6 设计模式-两阶段终止模式
- 5.7 interrupt 打断 park
- 5.8 不推荐使用的方法
- 5.9 主线程与守护线程
- 5.10 sleep、yield、wait、join 对比
6.线程状态
- 6.1 操作系统-五种状态
- 6.2 线程-六种状态
7.应用之统筹规划

1.创建线程的三种方式

1. 继承Thread类并重写run方法。
2. 实现Runnable接口，然后实现其run方法。
3. 通过Callable和Future创建线程。

将我们希望线程执行的代码放到 run 方法中，然后通过 start 方法来启动线程，start 方法首先为线程的执行准备好系统资源，然后再去调用run方法。

1.1 继承Thread类并重写run方法

定义Thread类的子类，并重写该类的run方法，该run方法的方法体就代表了线程要完成的任务。因此把run()方法称为执行体(线程体)。
创建Thread子类的实例，即创建了线程对象。
调用线程对象的start()方法来启动该线程。
Java不允许多继承。

/*** @ClassName MyThread* @author: shouanzh* @Description 继承Thread类创建线程类 （extends）* @date 2022/3/2 20:26*/
@Slf4j
public class MyThread extends Thread{// 通过构造函数传递参数private String name;public MyThread(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void run() {// 具体任务逻辑System.out.println("继承Thread类创建线程类...");log.info("继承Thread类创建线程类...");}
}/*** @ClassName CreateThread* @author: shouanzh* @Description 测试* @date 2022/3/2 20:29*/
public class CreateThread {public static void main(String[] args) {MyThread myThread = new MyThread("T1");myThread.setName("T1");MyThread myThread2 = new MyThread("T2");myThread.setName("T2");// 启动线程myThread.start();myThread2.start();}}

1.2 使用Runnable配合Thread

定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
创建 Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。
调用线程对象的start()方法来启动该线程。
Runnable接口支持多继承

/*** @ClassName RunnableThreadTest* @author: shouanzh* @Description 使用Runnable配合Thread* @date 2022/3/2 20:38*/
@Slf4j
public class RunnableThreadTest implements Runnable{// 通过变量和方法传递数据private String name;public void setName(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void run() {// 创建线程任务System.out.println("继承Thread类创建线程类...");log.info("继承Thread类创建线程类...");}
}/*** @ClassName CreateThread* @author: shouanzh* @Description 测试* @date 2022/3/2 20:29*/
public class CreateThread {public static void main(String[] args) {RunnableThreadTest runnableThread = new RunnableThreadTest();// Runnable可以实现多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源Thread  thread = new Thread(runnableThread);Thread  thread2 = new Thread(runnableThread);thread.start();thread2.start();}}

1.3 通过Callable和FutureTask创建线程

创建Callable接口的实现类，并实现call()方法，该call()方法将作为线程执行体，并且有返回值。
创建Callable实现类的实例，使用FutureTask类来包装Callable对象，该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值。（FutureTask是一个包装器，它通过接受Callable来创建，它同时实现了Future和Runnable接口。）
使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。
调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值

/*** @ClassName CallableThreadTest* @author: shouanzh* @Description 通过Callable和FutureTask创建线程* @date 2022/3/2 20:46*/
public class CallableThreadTest implements Callable<String> {@Overridepublic String call() throws Exception {return "hello word";}
}*** @ClassName CreateThread* @author: shouanzh* @Description 测试* @date 2022/3/2 20:29*/
public class CreateThread {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {CallableThreadTest callableThread = new CallableThreadTest();FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(callableThread);Thread thread = new Thread(futureTask,"T1");thread.start();// 调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值String result = futureTask.get();System.out.println(result);}}

2.Runnable和Thread的区别

Runnable与Thread，前者的实现方式是实现其接口即可，后者的实现方式是继承其类。两者实现方式带来最明显的区别就是，由于Java不允许多继承，因此实现了Runnable接口可以再继承其他类，但是Thread明显不可以。

Runnable可以实现多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源，而Thread不可以？

以经典的卖票案列：总共只有5张动车票了，有2个窗口在卖。

1. Runnable方式：

/*** @ClassName RunnableThreadTest* @author: shouanzh* @Description 使用Runnable配合Thread* @date 2022/3/2 20:38*/
@Slf4j
public class RunnableThreadTest implements Runnable {private int ticket = 5;@Overridepublic void run() {while (true) {System.out.println("Runnable ticket = " + ticket--);if (ticket < 0) {break;}}}
}/*** @ClassName CreateThread* @author: shouanzh* @Description 测试* @date 2022/3/2 20:29*/
public class CreateThread {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {RunnableThreadTest runnableThread = new RunnableThreadTest();// Runnable可以实现多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源Thread  thread = new Thread(runnableThread);Thread  thread2 = new Thread(runnableThread);thread.start();thread2.start();}}

运行结果：

Runnable ticket = 5
Runnable ticket = 3
Runnable ticket = 2
Runnable ticket = 1
Runnable ticket = 0
Runnable ticket = 4Process finished with exit code 0

一个任务可以启动多个线程，通过Runnable方式实现的线程，实际是开辟一个线程，将任务传递进去，由此线程执行。可以实例化多个 Thread对象，将同一任务传递进去，也就是一个任务可以启动多个线程来执行它。这些线程执行的是同一个任务，所以他们的资源是共享。

2. Thread方式：

*** @ClassName MyThread* @author: shouanzh* @Description 继承Thread类创建线程类 （extends）* @date 2022/3/2 20:26*/
@Slf4j
public class MyThread extends Thread{private int ticket = 5;@Overridepublic void run() {while (true) {System.out.println("Runnable ticket = " + ticket--);if (ticket < 0) {break;}}}
}

测试:
方式一：

因为一个线程只能启动一次，通过Thread实现线程时，线程和线程所要执行的任务是捆绑在一起的。也就使得一个任务只能启动一个线程，不同的线程执行的任务是不相同的，所以没有必要，也不能让两个线程共享彼此任务中的资源。

/*** @ClassName CreateThread* @author: shouanzh* @Description 测试* @date 2022/3/2 20:29*/
public class CreateThread {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {// 每个线程都独立，不共享资源，每个线程都卖出了5张票，总共卖出了10张。MyThread myThread1 = new MyThread();MyThread myThread2 = new MyThread();myThread1.start();myThread2.start();}}

运行结果

Runnable ticket = 5
Runnable ticket = 4
Runnable ticket = 3
Runnable ticket = 2
Runnable ticket = 1
Runnable ticket = 0
Runnable ticket = 5
Runnable ticket = 4
Runnable ticket = 3
Runnable ticket = 2
Runnable ticket = 1
Runnable ticket = 0Process finished with exit code 0

方式二：

/*** @ClassName CreateThread* @author: shouanzh* @Description 测试* @date 2022/3/2 20:29*/
public class CreateThread {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {MyThread myThread = new MyThread();Thread myThread2 = new Thread(myThread);Thread myThread1 = new Thread(myThread);myThread1.start();myThread2.start();}
}

运行结果

Runnable ticket = 5
Runnable ticket = 3
Runnable ticket = 2
Runnable ticket = 1
Runnable ticket = 0
Runnable ticket = 4Process finished with exit code 0

其中方式一创建了两个MyThread对象，每个对象都有自己的ticket成员变量，当然会多卖。
方式二只创建了一个Thread对象,效果和Runnable一样。
实现Runable只是方便资源共享。当然继承Thrad也可以资源共享。

3.Thread类源代码剖析

Thread 类也实现了 Runnable接口,因此实现了Runnable 接口中的run方法。
构造方法
当使用第一种方式来生成线程对象时，我们需要重写 run 方法，因为 Thread 类的run 方法此时什么事情也不做。
当使用第二种方式来生成线程对象时，我们需要实现 Runnable 接口的run 方法，然后使用 new Thread(new MyThread()) MyThread 已经实现了Runnable接口,来生成线程对象，这时的线程对象的run方法会调用 MyThread 类的run方法，这样我们自己编写的run 方法就执行了。

4.线程运行原理

4.1 栈与栈帧

我们都知道JVM中由堆，栈，方法区所组成，其中栈内存是给谁用的呢？其实就是线程，每个线程启动后，虚拟机就会为其分配一块栈内存。

每个栈由多个栈帧(Frame)组成，对应着每次方法调用时所占用的内存
每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法

每个线程下的栈都是私有的，因此每个线程都有自己各自的栈，并且每个栈里面都有很多栈帧，栈帧的大小主要由局部变量表和操作数栈决定的

栈帧debug

/*** @ClassName TestFrame* @author: shouanzh* @Description TestFrame* @date 2022/3/2 23:28*/
public class TestFrame {public static void main(String[] args) {method1(10);}public static void method1(int x) {int y = x + 1;Object object = method2();System.out.println(object);}public static Object method2() {Object object = new Object();return object;}
}

method2()执行完出栈

method1()执行完出栈

结束整个代码的运行

4.2 线程上下文切换（Thread Context Switch)

因为以下一些原因导致 cpu 不再执行当前的线程，转而执行另一个线程

线程的 cpu 时间片用完
垃圾回收(STW)
有更高优先级的线程需要运行
线程自己调用了 sleep、yield、wait、join、park、synchronized、lock 等方法

当Thread Context Switch发生时，需要由操作系统保存当前线程的状态，并恢复另一个线程的状态，Java 中对应的概念就是程序计数器（Program Counter Register），它的作用是记住下一条 jvm 指令的执行地址，是线程私有的

线程的状态包括程序计数器、虚拟机栈中每个栈帧的信息，如局部变量、操作数栈、返回地址等
Context Switch 频繁发生会影响性能

5.Thread的常见方法

5.1 调用start 与 run方法的区别

直接调用 run() 是在主线程中执行了 run()，没有启动新的线程
使用 start() 是启动新的线程，通过新的线程间接执行 run()方法中的代码

@Slf4j
public class CreateThread {public static void main(String[] args) {Thread thread = new Thread("T1"){@Overridepublic void run() {log.info("T1...");}};// 使用 start() 是启动新的线程，通过新的线程间接执行 run()方法中的代码thread.start(); // 2022-03-03 20:49:49 [T1] - T1...// 直接调用 run() 是在主线程中执行了 run()，没有启动新的线程thread.run(); // 2022-03-03 20:49:19 [main] - T1...}}

5.2 sleep 与 yield

sleep的状态

@Slf4j
public class CreateThread {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread thread = new Thread("T1"){@SneakyThrows@Overridepublic void run() {Thread.sleep(2000);log.info("T1...");}};thread.start();// T1的线程先执行了，这时T1的状态为RUNNABLElog.info("T1的State：{}",thread.getState()); // T1的State：RUNNABLE// 主线程休眠Thread.sleep(500);log.info("T1的State：{}",thread.getState()); // T1的State：TIMED_WAITING}}

sleep的打断

@Slf4j
public class CreateThread {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread thread = new Thread("T1"){@Overridepublic void run() {try {log.info("T1 enter sleep...");Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {log.info("T1 wake up ...");e.printStackTrace();}}};thread.start();Thread.sleep(1000);log.info("interrupt...");thread.interrupt();}}

TimeUnit

TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

yield使cpu调用其它线程，但是cpu可能会再分配时间片给该线程；
而sleep需要等过了休眠时间之后才有可能被分配cpu时间片

5.3 线程优先级

线程优先级会提示（hint）调度器优先调度该线程，但它仅仅是一个提示，调度器可以忽略它,
如果 cpu 比较忙，那么优先级高的线程会获得更多的时间片，但 cpu 闲时，优先级几乎没作用

thread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);

5.4 join方法详解

等待调用join() 的线程结束。

@Slf4j
public class CreateThread {static int r = 0;public static void main(String[] args) {log.debug("开始");Thread t1 = new Thread(() -> {log.debug("开始");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}log.debug("结束");r = 10;},"t1");t1.start();t1.join();// 这里如果不加t1.join(), 此时主线程不会等待t1线程给r赋值, 主线程直接就输出r=0结束了// 如果加上t1.join(), 此时主线程会等待到t1线程执行完才会继续执行.(同步), 此时r=10;log.debug("结果为:{}", r);log.debug("结束");}}

如果加上t1.join(), 此时主线程会等待到t1线程执行完才会继续执行.(同步), 此时r=10;

这里如果不加t1.join(), 此时主线程不会等待t1线程给r赋值, 主线程直接就输出r=0结束了

图解

下图, 因为开辟了t1线程. 此时程序中有两个线程; main线程和t1线程; 此时在main线程中调用t1.join, 所以main线程只能阻塞等待t1线程执行完. t1线程在1s后将r=10, t1线程执行完, 此时main线程才会接着执行

有时效的join(long n)

@Slf4j
public class CreateThread {static int r = 0;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {log.debug("开始");Thread t1 = new Thread(() -> {log.debug("开始");try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}log.debug("结束");r = 10;},"t1");t1.start();t1.join(1000);// 这里如果不加t1.join(), 此时主线程不会等待t1线程给r赋值, 主线程直接就输出r=0结束了// 如果加上t1.join(), 此时主线程会等待到t1线程执行完才会继续执行.(同步), 此时r=10;log.debug("结果为:{}", r);log.debug("结束");}}

5.5 interrupt 方法详解

该方法用于打断 sleep，wait，join的线程, 在阻塞期间cpu不会分配给时间片

如果是打断因sleep、 wait 、join方法而被阻塞的线程，会将打断标记置为false
如果一个线程在在运行中被打断，打断标记会被置为true

打断sleep的线程，会清空打断状态，以 sleep为例

@Slf4j
public class CreateThread {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(() -> {try {log.info("sleep...");Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}},"t1");t1.start();Thread.sleep(500);log.debug("111是否被打断？{}",t1.isInterrupted());t1.interrupt();log.debug("222是否被打断？{}",t1.isInterrupted());Thread.sleep(500);log.debug("222是否被打断？{}",t1.isInterrupted());log.debug("主线程");}
}

打断正常运行的线程
如果一个线程在在运行中被打断，打断标记会被置为true

@Slf4j
public class CreateThread {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(() -> {while(true) {boolean interrupted = Thread.currentThread().isInterrupted();if(interrupted) {System.out.println("被打断了, 退出循环");break;}}}, "t1");t1.start();Thread.sleep(1000);System.out.println("interrupt");t1.interrupt();System.out.println("打断标记为: "+t1.isInterrupted());}}

5.6 设计模式-两阶段终止模式

代码举例：

public class Test7 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Monitor monitor = new Monitor();monitor.start();Thread.sleep(3500);monitor.stop();}
}class Monitor {Thread monitor;/*** 启动监控器线程*/public void start() {//设置线控器线程，用于监控线程状态monitor = new Thread() {@Overridepublic void run() {//开始不停的监控while (true) {//判断当前线程是否被打断了if(Thread.currentThread().isInterrupted()) {System.out.println("处理后续任务");//终止线程执行break;}System.out.println("监控器运行中...");try {//线程休眠Thread.sleep(1000); // 情况1 阻塞打断System.out.println("记录日志"); // 情况二：正常运行线程被打断} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();//如果是在休眠的时候被打断，不会将打断标记设置为true，这时要重新设置打断标记Thread.currentThread().interrupt();}}}};monitor.start();}/***     用于停止监控器线程*/public void stop() {//打断线程monitor.interrupt();}
}

5.7 interrupt 打断 park

@Slf4j
public class CreateThread {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(() -> {log.info("park");LockSupport.park();log.info("uppark");log.info("打断状态{}",Thread.currentThread().isInterrupted());// log.info("打断状态{}",Thread.interrupted());// LockSupport.park(); // 打断状态为 true 时 无效 Thread.interrupted() 清除打断标记log.info("uppark");}, "t1");t1.start();Thread.sleep(1000);System.out.println("interrupt");t1.interrupt();}
}

5.8 不推荐使用的方法

5.9 主线程与守护线程

默认情况下， Java 进程需要等待所有线程都运行结束，才会结束。有一种特殊的线程叫做守护线程，只要其它非守护线程运行结束了，即使守护线程的代码没有执行完，也会强制结束。

代码举例

@Slf4j
public class CreateThread {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(() -> {while (true) {// 判断当前线程是否被打断了if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {System.out.println("处理后续任务");//终止线程执行break;}}log.info("结束");}, "Daemon");t1.setDaemon(true);t1.start();Thread.sleep(1000);log.info("结束");}}

垃圾回收器线程就是一种守护线程
Tomcat 中的 Acceptor 和 Poller 线程都是守护线程，所以 Tomcat 接收到 shutdown 命令后，不会等待它们处理完当前请求

5.10 sleep、yield、wait、join 对比

sleep，join，yield，interrupted是Thread类中的方法
wait/notify是object中的方法
sleep 不释放锁、释放cpu
join 释放锁、抢占cpu
yiled 不释放锁、释放cpu
wait 释放锁、释放cpu

6.线程状态

6.1 操作系统-五种状态

从操作系统方面描述

6.2 线程-六种状态

这是从 Java API 层面来描述的
根据Thread.State 枚举，分为六种状态