java基础（14）- 线程基础

一、线程概念

现代的操作系统都是多用户多进程分时操作系统，所以我们在使用操作系统时，可以一边听歌，一边下载，还可以聊天等等，事实上我们的操作系统同时还运行着很多后台进程，你可以打开window系统的任务管理器就可以看到很多进程在运行。

在往下学习之前，让我们先弄清楚什么是程序，进程和线程这几个概念。

1、程序：利用编程语言开发的一个工具软件， 静态的，在没有启动运行之前只是磁盘中的一个普通文件。

2、进程:程序启动之后就变成了进程，进程是在内存中运行的，具有一定的生命周期，如果程序运行解析，进程在内存中就会回收，生命周期也就结束了，当然程序是可以再次运行，重写变成进程。

3、线程：进程在运行过程中的执行走向，线索。线程是比进程更小的一个单位，一个进程可以有一个或多个线程的。

java程序启动运行时，就自动产生了一个线程，主函数main就是在这个线程上运行的，当不再产生新的线程时，程序就是单线程。到目前为止我们编写的所有的java程序都是单线程的，接下来我们要学习如何实现多线程的java程序。

二、线程的实现方法

1、单线程。我们新建一个类Stu1实现一个简单的循环。

public class Stu1 {

public static void main(String[] args) {
//主线程
        for(int i=0;i<10;i++){
            System.out.println("主线程："+i);
        }
        System.out.println("主线程：死亡");
    }

}

运行上面代码，程序只有一个线程，运行完毕程序也就结束了。

2、通过继承Thread类实现第一个线程。新建一个Thread1类继承Thread类，并重写run方法，run方法就是线程的执行内容。实现代码如下：

/**
 * 第一种方式
 * 1、继承 Thread
 * 2、重写run方法
 * 3、在主线程中通过start方法启动线程
 * @author Administrator
 *
 */
public class Thread1 extends Thread{
//线程体
    public void run(){
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println("线程1："+i);
        }
        System.out.println("线程1：死亡");
    }
}

我们要启动这个线程不是调用run()方法，而是使用start()方法启动线程，线程启动后会自动执行run()方法。

修改上面的Stu1的main方法，启动这个线程。修改如下：

public static void main(String[] args) {
        Thread1 thread1=new Thread1();
        thread1.start();//通过start启动线程，他会自动执行run方法

//主线程
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println("主线程："+i);
        }
        System.out.println("主线程：死亡");    
    }

现在你可以再次运行这个段代码，查看后台的输出。你可以多运行几次，我的其中一次的输出如下：

主线程：0

线程1：0

主线程：1

线程1：1

主线程：2

线程1：2

主线程：3

线程1：3

主线程：4

线程1：4

主线程：死亡

线程1：死亡

由输出可见，主线程和子线程之间是独立运行的，它们将会轮流的占用CPU，而那个线程会占有CPU是由操作系统决定的。所以我们看到多次运行这个程序时，每一次的输出可能都不一样。

3、通过实现Runnable接口实现线程。为了克服java单继承的限制，java提供了另外一种实现线程类的方式，就是实现Runnable接口，因为接口是可以同时实现多个接口的。同样需要实现run方法。实现代码如下：

/**
 * 第二种方式
 * 1、实现Ruannable接口
 * 2、实现run方法
 * 3、在主线程通过Thread启动线程
 * @author Administrator
 *
 */
public class Thread2  implements Runnable{

    @Override
public void run() {
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println("线程2："+i);
        }
        System.out.println("线程2：死亡");
    }

}

启动这个线程也有点区别，你需要new一个Thread类，并把这个实现类作为参数传入这个Thread类，修改Stu1的main方法如下：

public static void main(String[] args) {

        Thread1 thread1=new Thread1();
        thread1.start();//通过start启动线程，他会自动执行run方法
        
//启动另外一个线程，该线程实现了Ruannable接口
        Thread t2=new Thread(new Thread2());
        t2.start();

//主线程
        for(int i=0;i<10;i++){
            System.out.println("主线程："+i);
        }
        System.out.println("主线程：死亡");

    }

再次运行该程序，现在程序共有三个线程，每个线程还是独立的，所以输出的结果感觉也是错乱的。

4、其他的方法。事实上面我们可以通过setPriority设置优先级别，当然设置优先级别也只是一个给操作系统一个建议，最后谁先占用CPU还是按照操作系统自己的算法。

另外我们也可以通过sleep()方法让线程休眠，这样他就不会占用CPU了。参考代码如下：

    public static void main(String[] args) {

        Thread1 thread1 = new Thread1();
        thread1.setPriority(10);
        thread1.start();// 通过start启动线程，他会自动执行run方法

        Thread t2 = new Thread(new Thread2());
        t2.start();

//主线程休眠
        try {
            Thread.currentThread().sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }

// 主线程
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("主线程：" + i);
        }
        System.out.println("主线程：死亡");

    }

运行上面的代码，我们发现主线程的循环要等待两秒后才输出，而线程1的优先级别是最高的。

三、java线程的状态

每个线程都有一个从初始状态到死亡状态的生命周期，其间根据业务流程经过就绪状态（runnable）、运行状态（runing）、阻塞状态（blacked），这些状态可以根据流行需要相互转换。线程状态转换示意图

0、初始状态跟其他Java对象一样用new语句创建的线程对象处于初始状态，此时仅被分配了内存。

1、就绪状态（Runnable）

当每个线程对象创建好后，通过调用其start()方法使得该线程就进入就绪状态，就绪状态的线程进入到JVM的可运行池中等待CPU的使用权，每个线程都可以通过设置其优先级以提高取得CPU的使用权的可能性。当然，CPU的使用权跟计算机的硬件分不开的，这体现在单CPU环境下跟多CPU（及单CPU多核）下处理是不一样的，因为同一时刻可以让几个线程占用不同的CPU。

2、运行状态

在JVM中就绪状态的线程取得CPU的使用权后，得以执行run()方法中定义的程序代码。只有处于就绪状态的线程才有机会转到运行状态。

3、阻塞状态（Blocked）

运行中的线程可以根据需要放弃占用的CPU而暂停运行，这是线程就处于阻塞状态，此时Jvm不再尝试给线程分配CPU使用机会。处于阻塞状态有三种情况：

1.位于Jvm线程等待池中的阻塞状态（Blocked in object’s wait pool）：当线程处于运行状态，如果执行了某个对象的wait()方法，Java虚拟机就会把线程放到这个对象的等待池中，参见第20章的20.1.1节（同步代码块）。

2.位于对象锁池中的阻塞状态（Blocked in object’s lock pool）：当线程处于运行状态，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线程占用，Java虚拟机就会把这个线程放到这个对象的锁池中，参见第20章的20.2节（线程通信）。

3.其他阻塞状态（Otherwise Blocked）：当前线程执行了sleep()方法，或者调用了其他线程的join()方法，或者发出了I/O请求，就会进入这个状态。

4、死亡状态（Deaded）

当线程正常执行完run()方法中的代码，或者遇到异常未捕获造成中断，线程就会退出运行状态，转入死亡状态，结束其生命周期。