學習筆記1:java多線程機制之線程概念

因爲種種需求，今天開始由淺入深的學習java的多線程機制，而java語言的一大特性點就是內置對多線程的支持。

如下內容出自： http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/19962627  : 

線程的生命週期：

1.新建狀態(New)：用new語句建立的線程對象處於新建狀態，此時它和其它的java對象同樣，僅僅在堆中被分配了內存 
2.就緒狀態(Runnable)：當一個線程建立了之後，其餘的線程調用了它的start()方法，該線程就進入了就緒狀態。處於這個狀態的 線程位於可運行池中，等待得到CPU的使用權 
3.運行狀態(Running)： 處於這個狀態的線程佔用CPU,執行程序的代碼 
4.阻塞狀態(Blocked)： 當線程處於阻塞狀態時，java虛擬機不會給線程分配CPU，直到線程從新進入就緒狀態，它纔有機會轉到 運行狀態。 
阻塞狀態分爲三種狀況： 
1)、 位於對象等待池中的阻塞狀態：當線程運行時，若是執行了某個對象的wait()方法，java虛擬機就回把線程放到這個對象的等待池中 
2)、 位於對象鎖中的阻塞狀態，當線程處於運行狀態時，試圖得到某個對象的同步鎖時，若是該對象的同步鎖已經被其餘的線程佔用，JVM就會把這個線程放到這個對象的瑣池中。 

3)、 其它的阻塞狀態：當前線程執行了sleep()方法，或者調用了其它線程的join()方法，或者發出了I/O請求時，就會進入這個狀態中。

1、建立並運行線程

當調用start方法後，線程開始執行run方法中的代碼。線程進入運行狀態。能夠經過Thread類的isAlive方法來判斷線程是否處於運行狀態。當線程處於運行狀態時，isAlive返回true，當isAlive返回false時，可能線程處於等待狀態，也可能處於中止狀態。

2、掛起和喚醒線程

一但線程開始執行run方法，就會一直到這個run方法執行完成這個線程才退出。但在線程執行的過程當中，能夠經過兩個方法使線程暫時中止執行。這兩個方法是suspend和sleep。在使用suspend掛起線程後，能夠經過resume方法喚醒線程。而使用sleep使線程休眠後，只能在設定的時間後使線程處於就緒狀態（在線程休眠結束後，線程不必定會立刻執行，只是進入了就緒狀態，等待着系統進行調度）。suspend方法是不釋放鎖

雖然suspend和resume能夠很方便地使線程掛起和喚醒，但因爲使用這兩個方法可能會形成一些不可預料的事情發生，所以，這兩個方法被標識爲deprecated(棄用)標記，這代表在之後的jdk版本中這兩個方法可能被刪除，因此儘可能不要使用這兩個方法來操做線程。

3、終止線程的三種方法

有三種方法可使終止線程。
1.  使用退出標誌，使線程正常退出，也就是當run方法完成後線程終止。
2.  使用stop方法強行終止線程(線程中調用了阻塞代碼)（這個方法不推薦使用，由於stop是依靠拋出異常來結束線程的，也可能發生不可預料的結果）。若是沒有調用阻塞代碼，能夠正常結束線程。

3.  使用interrupt方法中斷線程(線程中調用了阻塞代碼)（其實這種方法也是經過拋出異常來結束線程的）。若是沒有調用阻塞代碼，能夠經過判斷線程的中斷標誌位來介紹線程。

線程的幾個方法：

join()：等待此線程死亡後再繼續，可以使異步線程變爲同步線程，join方法是不會釋放鎖
interrupt()：中斷線程，被中斷線程會拋InterruptedException
wait()：等待獲取鎖：表示等待獲取某個鎖執行了該方法的線程釋放對象的鎖，JVM會把該線程放到對象的等待池中。該線程等待其它線程喚醒 
notify()：執行該方法的線程喚醒在對象的等待池中等待的一個線程，JVM從對象的等待池中隨機選擇一個線程，把它轉到對象的鎖池中。使線程由阻塞隊列進入就緒狀態
sleep()：讓當前正在執行的線程休眠，有一個用法能夠代替yield函數——sleep(0)
yield()：暫停當前正在執行的線程對象，並執行其餘線程。也就是交出CPU一段時間(其餘一樣的優先級或者更高優先級的線程能夠獲取到運行的機會)
sleep和yield區別：
一、sleep()方法會給其餘線程運行的機會，而不考慮其餘線程的優先級，所以會給較低線程一個運行的機會；yield()方法只會給相同優先級或者更高優先級的線程一個運行的機會。 
二、當線程執行了sleep(long millis)方法後，將轉到阻塞狀態，參數millis指定睡眠時間；當線程執行了yield()方法後，將轉到就緒狀態。 
三、sleep()方法聲明拋出InterruptedException異常，而yield()方法沒有聲明拋出任何異常 

四、sleep()方法比yield()方法具備更好的移植性 

若是但願明確地讓一個線程給另一個線程運行的機會，能夠採起如下的辦法之一：
一、調整各個線程的優先級 
二、讓處於運行狀態的線程調用Thread.sleep()方法 
三、讓處於運行狀態的線程調用Thread.yield()方法 

四、讓處於運行狀態的線程調用另外一個線程的join()方法

首先，wait()和notify(),notifyAll()是Object類的方法，sleep()和yield()是Thread類的方法。
(1).經常使用的wait方法有wait()和wait(long timeout):
void wait() 在其餘線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，致使當前線程等待。 
void wait(long timeout) 在其餘線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者超過指定的時間量前，致使當前線程等待。
wait()後，線程會釋放掉它所佔有的「鎖標誌」，從而使線程所在對象中的其它synchronized數據可被別的線程使用。

wait()和notify()由於會對對象的「鎖標誌」進行操做，因此它們必須在synchronized函數或synchronized代碼塊中進行調用。若是在non-    synchronized函數或non-synchronized代碼塊中進行調用，雖然能編譯經過，但在運 行時會發生IllegalMonitorStateException的異常。

(2).Thread.sleep(long millis),必須帶有一個時間參數。
sleep(long)使當前線程進入停滯狀態，因此執行sleep()的線程在指定的時間內確定不會被執行；
sleep(long)可以使優先級低的線程獲得執行的機會，固然也可讓同優先級和高優先級的線程有執行的機會；

sleep(long)是不會釋放鎖標誌的。

(3).yield()沒有參數。

sleep 方法使當前運行中的線程睡眼一段時間，進入不可運行狀態，這段時間的長短是由程序設定的，yield 方法使當前線程讓出CPU佔有權，但讓出的時間是不可設定的。yield()也不會釋放鎖標誌。

實際上，yield()方法對應了以下操做： 先檢測當前是否有相同優先級的線程處於同可運行狀態，若有，則把 CPU 的佔有權交給此線程，不然繼續運行原來的線程。因此yield()方法稱爲「退讓」，它把運行機會讓給了同等優先級的其餘線程。

sleep方法容許較低優先級的線程得到運行機會，但yield()方法執行時，當前線程仍處在可運行狀態，因此不可能讓出較低優先級的線程些時得到CPU佔有權。 在一個運行系統中，若是較高優先級的線程沒有調用 sleep 方法，又沒有受到 I/O阻塞，那麼較低優先級線程只能等待全部較高優先級的線程運行結束，纔有機會運行。

yield()只是使當前線程從新回到可執行狀態，因此執行yield()的線程有可能在進入到可執行狀態後立刻又被執行。因此yield()只能使同優先級的線程有執行的機會。

volitile 語義

volatile至關於synchronized的弱實現，也就是說volatile實現了相似synchronized的語義，卻又沒有鎖機制。它確保對volatile字段的更新以可預見的方式告知其餘的線程。
volatile包含如下語義：
（1）Java 存儲模型不會對valatile指令的操做進行重排序：這個保證對volatile變量的操做時按照指令的出現順序執行的。
（2）volatile變量不會被緩存在寄存器中（只有擁有線程可見）或者其餘對CPU不可見的地方，每次老是從主存中讀取volatile變量的結果。也就是說對於volatile變量的修改，其它線程老是可見的，而且不是使用本身線程棧內部的變量。也就是在happens-before法則中，對一個valatile變量的寫操做後，其後的任何讀操做理解可見此寫操做的結果。
儘管volatile變量的特性不錯，可是volatile並不能保證線程安全的，也就是說volatile字段的操做不是原子性的，volatile變量只能保證可見性（一個線程修改後其它線程可以理解看到此變化後的結果），要想保證原子性，目前爲止只能加鎖！

數據同步：

線程同步的特徵： 
一、若是一個同步代碼塊和非同步代碼塊同時操做共享資源，仍然會形成對共享資源的競爭。由於當一個線程執行一個對象的同步代碼塊時，其餘的線程仍然能夠執行對象的非同步代碼塊。（所謂的線程之間保持同步，是指不一樣的線程在執行同一個對象的同步代碼塊時，由於要得到對象的同步鎖而互相牽制） 
二、每一個對象都有惟一的同步鎖 
三、在靜態方法前面可使用synchronized修飾符，可是要注意的是鎖對象是類(用Object.class而不能用this)，而不是這個類的對象。 
四、當一個線程開始執行同步代碼塊時，並不意味着必須以不間斷的方式運行，進入同步代碼塊的線程能夠執行Thread.sleep()或者執行Thread.yield()方法，此時它並不釋放對象鎖，只是把運行的機會讓給其餘的線程。 

五、synchronized聲明不會被繼承，若是一個用synchronized修飾的方法被子類覆蓋，那麼子類中這個方法不在保持同步，除非用synchronized修飾。

六、synchronized 關鍵字可以修飾一個對象實例中的函數或者代碼塊。 在一個非靜態方法中 this 關鍵字表示當前的實例對象。 在一個 synchronized 修飾的靜態的方法中，這個方法所在的類使用 Class 做爲實例對象。

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再稍作點補充：

關於中斷的四種緣由：

1)    JVM將cpu資源從當前線程切換給其餘線程，使本線程讓出cpu的使用權處於中斷轉態。

2)    線程使用cpu資源期間，執行了sleep( int millsecoond ) 方法, 使當前線程進入休眠狀態，該方法是Thread的一個類方法，線程一旦執行了此方法，就馬上讓出cpu的使用權，使當前線程處於中斷狀態。通過參數指定的時間後，該線程就從新進到線程隊列中排隊等待cpu資源,以便從中斷處繼續運行。

3)    執行了wait()方法，是的當前線程進入等待狀態，等待狀態的前後才能不會主動進到線程隊列中排隊等待cpu資源，必須有其它線程調用notify()方法通知它，使得它從新進到線程隊列中排隊等待cpu資源。

4)    執行了某個操做進入阻塞西黃太，好比讀寫操做。進入阻塞狀態時線程不能進入排隊隊列，只有當引發阻塞的緣由消除時，線程才從新進到線程隊列中排隊等待cpu資源。

死亡： 

處於死亡狀態的線程不具備繼續運行的能力，線程死亡的緣由有二：

1)    執行完了run()中的所有語句，線程完成了它的所有工做。結束了run()方法。

2)    線程被提早強制性的終止，即強制run()方法結束。

所謂死亡狀態就是線程釋放了實體，即釋放分配給線程對象的內存。