第一章：初识线程

1.1 线程的介绍

对计算机来说每一个任务就是一个进程（process)，在每一个进程内部至少要有一个线程（thread）实在运行中，有时线程也称为轻量级的进程。
线程是程序执行的一个路径，每一个线程都有自己的局部变量表、程序计数器（指向正在执行的指令指针）以及各自的生命周期。当启动了一个Java虚拟机（jvm）时，从操作系统开始就会创建一个新的进程（jvm进程），jvm进程中将会派生或者创建很多线程。

1.2 线程的生命周期大体可以分为如下5个主要的阶段

  • NEW(创建)
  • RUNNABLE(可运行的)
  • RUNNING(运行中)
  • BLOCKED(阻塞)
  • TERMINATED(结束)

1.2.1 线程的new状态

当我们用关键字new创建了一个Thread对象时，此时它并不处于可执行状态，因为并没有调用start方法启动该线程。此时的状态准确的说，它只是Thread对象的状态，在没有start之前，该线程根本不存在，跟用new创建一个普通的Java对象没啥区别
new状态通过start方法进入runnable状态

1.2.2 线程的runnable状态

线程对象进入runnable状态必须得调用start方法。此时才真正得在jvm进程中创建了一个线程。线程一经启动不一定就立即得到启动，线程得运行和进程一样都得听CPU的调度。此时这个中间状态，我们称之为runnable（可执行状态），具备了执行的资格。
由于存在running状态，所以不会直接进入blocked状态和terminated状态，即使是在线程的执行逻辑中调用wait，sleep或者其它的block的io操作等，也必须先获得CPU的调度执行权才可以。runnable的线程只能意外终止或进入running状态

1.2.3 线程的running状态

一旦CPU通过轮询或者其它方式从任务可执行队列中选中了线程，此时该线程才能真正的执行执行的逻辑代码。一个正处于running的线程也可以被称之为runnable状态，反之不行
该状态中，线程的状态可以发生如下的状态转换

  • 直接进入terminated（结束）状态，比如调用jdk已经不推荐使用的stop方法或者判断某个逻辑标识。
  • 进入blocked（阻塞）状态，比如调用了sleep，或者wait方法而加入了waitset中。
  • 进行某个阻塞的io操作，比如因网络数据的读写而进入了blocked状态。
  • 获取某个锁资源，从而加入到该锁的阻塞队列中。
  • 由于CPU的调度器轮询使该线程放弃执行，进入runnable状态。
  • 线程主动调用yield(让步)方法，放弃CPU执行权，进入runnable状态。

1.2.4 线程的blocked状态

线程的blocked的状态就是被阻塞的状态。那么已经是blocked的线程可以转变为其它什么状态了？

  • 直接进入terminated(结束)状态，比如调用jdk已经不推荐使用的stop方法或者意外死亡（jvm crash虚拟机崩溃了）。
  • 线程阻塞的操作结束，比如读取了想要的数据字节进入到runnable状态。
  • 线程外城了指定时间的休眠，进入到了runnable状态。
  • wait中的线程被其它线程notify/notifyall（通知/全部通知）唤醒，进入runnable状态。
  • 线程获取到了某个锁资源，进入runnable状态。
  • 线程在阻塞过程中被打断，比如其他线程调用了interrupt（中断）方法，进入runnable

1.2.5 线程的terminated状态

terminated是一个线程的最终状态，在该状态中线程将不会切换到其它任何状态。线程进入terminated状态，就表示着该线程的整个生命周期都结束了。会进入到terminated状态的情况有如下：

  • 线程运行正常结束、结束生命周期。
  • 线程意外出错结束

  • jvm crash，导致所有的线程都结束。


    线程的生命周期.png

创建线程只有一种方式，那就是构造thread类。而实现线程的执行单元则有两种方式，第一种是重写thread的run方法，第二种是实现runnable接口的run方法，并且将runnable实例用作构造thread的参数

  • 构造thread类重写run方式是一种模板设计模式 
package com.jinzheyi;

/**
 * 继承thread的模板设计模式
 */
public class TicketWindow extends Thread {

    private final String name;

    private static final int MAX = 50;

    private static int index = 1;

    public TicketWindow(String name){
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (index<=MAX){
            System.out.println("柜台："+name + "当前的号码是："+ index++);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new TicketWindow("一号柜机").start();
        new TicketWindow("二号柜机").start();
        new TicketWindow("三号柜机").start();
        new TicketWindow("四号柜机").start();
    }
}

打印结果

D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\bin\java.exe "-javaagent:D:\soft\JetBrains\IntelliJ IDEA 2019.3.2\lib\idea_rt.jar=55224:D:\soft\JetBrains\IntelliJ IDEA 2019.3.2\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\charsets.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\deploy.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\cldrdata.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\dnsns.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\jaccess.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\jfxrt.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\localedata.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\nashorn.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\sunec.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\zipfs.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\javaws.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\jce.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\jfr.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\jfxswt.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\jsse.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\management-agent.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\plugin.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\resources.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar;E:\idea-workspace\springboot\thread\thread-1\out\production\thread-1 com.jinzheyi.TicketWindow
柜台：一号柜机当前的号码是：1
柜台：二号柜机当前的号码是：2
柜台：二号柜机当前的号码是：3
柜台：二号柜机当前的号码是：4
柜台：二号柜机当前的号码是：5
柜台：二号柜机当前的号码是：6
柜台：二号柜机当前的号码是：7
柜台：二号柜机当前的号码是：8
柜台：三号柜机当前的号码是：9
柜台：一号柜机当前的号码是：11
柜台：二号柜机当前的号码是：10
柜台：二号柜机当前的号码是：15
柜台：二号柜机当前的号码是：16
柜台：二号柜机当前的号码是：17
柜台：二号柜机当前的号码是：18
柜台：二号柜机当前的号码是：19
柜台：一号柜机当前的号码是：14
柜台：四号柜机当前的号码是：13
柜台：三号柜机当前的号码是：12
柜台：四号柜机当前的号码是：22
柜台：一号柜机当前的号码是：21
柜台：二号柜机当前的号码是：20
柜台：一号柜机当前的号码是：25
柜台：四号柜机当前的号码是：24
柜台：三号柜机当前的号码是：23
柜台：四号柜机当前的号码是：28
柜台：一号柜机当前的号码是：27
柜台：二号柜机当前的号码是：26
柜台：一号柜机当前的号码是：31
柜台：四号柜机当前的号码是：30
柜台：三号柜机当前的号码是：29
柜台：四号柜机当前的号码是：34
柜台：一号柜机当前的号码是：33
柜台：二号柜机当前的号码是：32
柜台：一号柜机当前的号码是：37
柜台：四号柜机当前的号码是：36
柜台：三号柜机当前的号码是：35
柜台：四号柜机当前的号码是：40
柜台：一号柜机当前的号码是：39
柜台：二号柜机当前的号码是：38
柜台：一号柜机当前的号码是：43
柜台：四号柜机当前的号码是：42
柜台：三号柜机当前的号码是：41
柜台：四号柜机当前的号码是：46
柜台：一号柜机当前的号码是：45
柜台：二号柜机当前的号码是：44
柜台：一号柜机当前的号码是：49
柜台：四号柜机当前的号码是：48
柜台：三号柜机当前的号码是：47
柜台：二号柜机当前的号码是：50

Process finished with exit code 0
  • 策略设计模式
package com.jinzheyi;

/**
 * @Description 实现runnable接口
 * @Author jin_z
 * @Date 2021/3/21 17:42
 * @since:
 * @copyright:
 */
public class TicketWindowRunnable implements Runnable {

    private int index = 1;  //不做static修饰

    public final static int MAX = 50;


    @Override
    public void run() {
        while (index<=MAX){
            System.out.println(Thread.currentThread() + "的号码是："+ index++);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        final TicketWindowRunnable ticketWindowRunnable = new TicketWindowRunnable();
        new Thread(ticketWindowRunnable,"一号柜机").start();
        new Thread(ticketWindowRunnable,"二号柜机").start();
        new Thread(ticketWindowRunnable,"三号柜机").start();
        new Thread(ticketWindowRunnable,"四号柜机").start();
    }

}

D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\bin\java.exe "-javaagent:D:\soft\JetBrains\IntelliJ IDEA 2019.3.2\lib\idea_rt.jar=55977:D:\soft\JetBrains\IntelliJ IDEA 2019.3.2\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\charsets.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\deploy.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\cldrdata.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\dnsns.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\jaccess.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\jfxrt.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\localedata.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\nashorn.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\sunec.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext\zipfs.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\javaws.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\jce.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\jfr.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\jfxswt.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\jsse.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\management-agent.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\plugin.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\resources.jar;D:\soft\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar;E:\idea-workspace\springboot\thread\thread-1\out\production\thread-1 com.jinzheyi.TicketWindowRunnable
Thread[一号柜机,5,main]的号码是：1
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：3
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：2
Thread[二号柜机,5,main]的号码是：1
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：6
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：5
Thread[一号柜机,5,main]的号码是：4
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：9
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：11
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：12
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：13
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：14
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：15
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：16
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：8
Thread[二号柜机,5,main]的号码是：7
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：18
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：17
Thread[一号柜机,5,main]的号码是：10
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：21
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：20
Thread[二号柜机,5,main]的号码是：19
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：24
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：23
Thread[一号柜机,5,main]的号码是：22
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：27
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：26
Thread[二号柜机,5,main]的号码是：25
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：30
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：29
Thread[一号柜机,5,main]的号码是：28
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：33
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：32
Thread[二号柜机,5,main]的号码是：31
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：36
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：38
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：35
Thread[一号柜机,5,main]的号码是：34
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：40
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：39
Thread[二号柜机,5,main]的号码是：37
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：43
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：42
Thread[一号柜机,5,main]的号码是：41
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：46
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：45
Thread[二号柜机,5,main]的号码是：44
Thread[三号柜机,5,main]的号码是：49
Thread[四号柜机,5,main]的号码是：48
Thread[一号柜机,5,main]的号码是：47
Thread[二号柜机,5,main]的号码是：50

Process finished with exit code 0

注意：不管是模板设计模式中继承thread重写run方法的实现方式还是策略设计模式实现runnable接口的实现方式。这两种方式的代码多运行几次或者最大值改大点，都会出现某个号码没读到或者某个号码重读，甚至超读（读取的号码超出最大值）。这是因为这里的共享资源index存在线程安全的问题。
flag:由于作者还在学习阶段，这里的bug问题，学到后面的数据同步的时候会解决这里的bug

作者：金哲一（jinzheyi）【笔名】
本文代码地址：https://gitee.com/jinzheyi/springboot/tree/master/thread/thread-1
本文链接：https://www.jianshu.com/p/333444471b3d

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