線程基礎：線程（1）——操做系統和線程原理

一、概述

我在寫「系統間通訊技術專欄」的時候，收到不少讀者的反饋。其中有一部分讀者但願我抽空寫一寫本身關於對JAVA線程的使用經驗和總結。巧的是，這個月我所在的技術團隊也有不少同事跟我討論關於JAVA中線程的操做。正好本月我工做也不是很忙，除了繼續推動個人重點專欄「系統間通訊技術」外，能夠更多的空餘時間跟各位讀者分享本身對JAVA線程技術的理解和使用經驗。

本人不才，應讀者要求新開專欄，與各位讀者分享本身對JAVA線程技術的理解和使用經驗。這個專欄將分紅兩個部分：線程基礎知識和鎖知識。專欄的難度應該是我所開專欄中難度最低的一個，着重於線程基礎知識的講解，更適合JAVA初學者閱讀，目的是但願可以幫助你們提升codeing水平和程序質量。若是您是經驗老道的高手也歡迎和本人討論相關問題，對本人文章的論點進行勘誤，您的支持是我寫做的關鍵動力。固然本人的更多精力仍是放在繼續完成「系統間通訊技術」這個專欄。（本系列的博客文章將不會置頂）

二、操做系統和線程原理

線程是一個操做系統級別的概念。JAVA語言（包括其餘編程語言）自己不建立線程；而是調用操做系統層提供的接口建立、控制、銷燬線程實例。

• 首先要說明的是，根據操做系統的不一樣（Windows/Unix/Linux/其餘），他們所支持的線程底層實現和操做效果也是不盡相同的。不過一個操做系統支持的線程至少會有四種狀態：就緒、執行、阻塞和終結。線程在四種狀態下進行切換，都是要消耗很多的CPU計算能力的。

• 而且根據操做系統使用線程的進程的不同，線程還分爲用戶線程和操做系統線程。操做系統線程（內核線程），是指操做系統內核爲了完成硬件接口層操做，由操做系統內核建立的線程：例如I/O操做的內核線程，這些線程應用程序是不能干預的；用戶線程，是指用戶安裝/管理的應用程序，爲執行某一種操做，而由這個應用程序建立的線程。後文咱們討論的JAVA線程，都是用戶級線程。

• 線程在建立時，操做系統不會爲這個線程分配獨立的資源（除了必要的數據支撐）。一個應用程序（進程）下的全部線程，都是共享這個應用程序（進程）中的資源，例如這個應用程序的CPU資源、I/O資源、內存資源。

• 如今基本上主流操做系統都支持多線程實現。即一個應用程序中（一個進程中），能夠建立多個線程。一個應用程序下，各個線程間均可以進行通信、能夠進行狀態互操做。且一個進程中，至少有一個線程存在。

三、JAVA中最簡單的線程示例

JAVA中提供了豐富的操做系統接口實現，幫助咱們進行線程操做。這些實現分佈在java的java.lang基礎包、java.io基礎包和java.util.concurrent工具包當中；這個專欄所涉及到的代碼示例也會從易到難向你們進行演示。咱們先來看看JAVA中最基本的線程操做實現（高手請繞行）。

3-一、Thread父類

java.lang.Thread類是JAVA中用於實現線程操做的最基本的類之一。您能夠建立一個集成Thread類的子類來定義您本身的線程實現：

package test.thread.base;

import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.apache.log4j.BasicConfigurator;

public class MyDefindThread extends Thread {

    static {
        BasicConfigurator.configure();
    }

    /** * 日誌。必定要使用Log4j才行。不然你就用System.out吧 */
    private static final Log LOGGER= LogFactory.getLog(MyDefindThread.class);

    /* (non-Javadoc) * @see java.lang.Thread#run() */
    @Override
    public void run() {
        Long threadId =  this.getId();
        MyDefindThread.LOGGER.info("線程（" + threadId + "）作了一些事情，而後結束了。");
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new MyDefindThread().start();
    }
}

3-二、Runable接口

除了能夠繼承java.lang.Thread類來定義本身的線程外，您還能夠實現java.lang.Runnable接口來定義一個線程（通常狀況，咱們優先使用這種方式）：

package test.thread.base;

import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.apache.log4j.BasicConfigurator;

public class MyDefindRunnable implements Runnable {

    static {
        BasicConfigurator.configure();
    }

    /** * 日誌。必定要使用Log4j才行。不然你就用System.out吧 */
    private static final Log LOGGER= LogFactory.getLog(MyDefindThread.class);

    /* (non-Javadoc) * @see java.lang.Runnable#run() */
    @Override
    public void run() {
        //　獲取當前線程的ＩＤ
        long threadId = Thread.currentThread().getId();
        MyDefindRunnable.LOGGER.info("線程（" + threadId + "）作了一些事情，而後結束了。");
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new Thread(new MyDefindRunnable()).start();
    }
}

以上的兩段代碼都沒有太多可講解的。您能夠在調試環境下觀察到JAVA應用程序是如何運行線程的：

四、下文介紹

下一篇文章中，咱們將繼續介紹Java所支持的線程間基本互操做，包括：阻塞、喚醒、終止等操做；而後介紹Java原生線程池的工做原理和基本操做。