一、线程简介

1、什么是线程

    现代操作系统在运行一个程序时，会为其创建一个进程。例如启动一个java程序，就会创建一个java进程。线程是操作系统最小的调度单位，也叫做轻量级进程，是进程中实际的运作单位。在一个进程里可以创建多个线程，每个线程的实体都包含程序计数器、堆栈、保留局部变量、寄存器、少数状态参数等，这些线程都能访问共享的内存变量。

线程和进程的区别是：

    进程是操作系统资源分配的基本单位，线程是任务调度和执行的基本单位，进程不是一个可执行实体，线程是能独立运行的基本单位。

    进程间相互独立，进程有单独完整的虚拟地址空间，而线程间共享所属进程的资源对其他进程不可见。

    进程间通信主要是管道、消息队列、信号、共享存储、套接字，而线程可以直接读写进程数据段（如全局变量）来通信。

    线程的上下文切换比进程的上下文切换要快的多，因为线程共享所属进程的虚拟空间内存，所以线程的上下文切换不必切换虚拟空间内存，代价要小的多。

    一个java程序从main（）方法开始执行，java实际上天生就是多线程程序，执行main方法的是名叫main的线程，大量的其他子线程都是从它这里产生的，mian线程不是守护线程，通常它是最后一个执行完毕的线程。下面用JMX来查看一个普通的Java程序包含哪些线程。

《java并发编程的艺术》第4章第1节例子：

public static void main(String[] args) {

    ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();

    ThreadInfo[] threadInfos = threadMXBean.dumpAllThreads(false, false);

    for (ThreadInfo threadInfo : threadInfos) {

        System.out.println("[" + threadInfo.getThreadId() + "]" + threadInfo.getThreadName());

    }

}

书中给出的输出内容是：

    [4] Signal Dispatcher //分发处理发送给JVM信号的线程

    [3] Finalizer //调用对象 finalize 方法的线程

    [2] Reference Handler //清除Refernce的线程

    [1] main //main线程，用户程序入口

据考证，在linux系统环境下会输出书中一样的结果

在windows下 jdk11会输出：

    [1]main

    [2]Reference Handler

    [3]Finalizer

    [4]Signal Dispatcher

    [5]Attach Listener // jvm接收外部命令的线程，如果JVM启动时每初始化，那第一次执行jvm命令时会启动。

    [20]Common-Cleaner

在Mac系统下：

    [9] Monitor Ctrl-Break

    [4] Singal Dispatcher

    [3] Finalizer

    [2] Refernce Handler

    [1] main

2、为什么要使用多线程

    “执行一个简单的hello world程序，却启动了那么多无关线程，是不是把简单的问题复杂化？”，《java并发编程的艺术》书中回答说：当然不是，因为正确使用多线程，总是能够给开发人员带来显著的好处....

    我认为如果只是执行helloworld这种程序，肯定不需要多线程环境执行，但JVM的存在的意义不是执行这么简单的程序，而是根据需求得出最佳的编程模型，以较高的效率执行代码。所以，使用多线程的原因主要有以下几点：

    1、从执行效率上讲，在多核CPU系统上，将要执行的任务分割成多个任务并行执行，就可以显著提高执行效率。单核单线程处理器上，只能实现并发，也就是在一个时间区间内，任务根据系统分配的时间片上下文切换先后执行，因为时间片非常短，所以感觉是同时执行的，但实际上不考虑阻塞会比单线程更慢。而并行执行可以充分利用多核CPU的优势，多个任务同时跑在CPU上，无疑显著的减少程序处理时间，提高代码的执行效率。

    2、从程序设计角度上讲，在一些适合的场合，用多线程可以避免阻塞。比如在网络编程上，IO操作会导致当前线程阻塞，但如果采用多线程，可以避免因IO操作而导致无法接收其他客户端的连接请求。在实际开发中，比如查询数据库的操作，会导致当前线程阻塞直到得到查询结果，这对服务器程序来讲无法接受，所以可以在主线程外另起一个线程来做查询操作，将一些后续的操作放在这个线程里处理，可以充分避免因查询阻塞而导致服务器卡顿的情况。    

二、线程的使用

1、线程优先级

    线程优先级在早期的java版本中可能很有用，但现在不推荐使用它。在java线程中，可以通过一个整型成员变量priority来控制优先级，范围从1到10，在线程构建时可通过setPriority来修改优先级，默认优先级是5。优先级高的获得时间片的几率会大于优先级低的。

    线程优先级不能作为程序正确性的依赖，因为操作系统可能完全不理会java线程对优先级的设定。

2、线程的状态

    java线程在运行的生命周期中可能处于6种不同的状态，在一个给定的时刻，线程只能处于其中的一个状态。

    状态名称                说明

    NEW                      初始状态，线程被构建，但还没调用start方法

    RUNNABLE           运行状态，Java线程将操作系统中的就绪和运行两种状态笼统地称作“运行中”

    BLOCKED             阻塞状态，表示线程阻塞于锁

    WAITING               等待状态，表示线程进入等待状态，进入该状态表示当前线程需要等待其他线程做出一些特定动作（通知或中断）

    TIME_WAITING    超时等待状态，该状态不同于WAITING，它是可以在指定的时间自行返回的

    TERMINATED       终止状态，表示当前线程已经执行完毕

3、Daemon守护线程

    Daemon线程是一种支持型线程，因为它主要被用作程序中后台调度以及支持性工作。这意味着，当一个java虚拟机中不存在非Daemon线程的时候，Java虚拟机将会退出。可以调用Thread.setDaemon(true)将线程设置为Daemon线程，但要在线程执行start方法之前初始状态设置，不能在启动线程之后设置。

    Daemon线程被用作完成支持性工作，但是在java虚拟机退出时Daemon线程中的finally块并不一定会执行，所以在构建Daemon线程时，不能依靠finally块中的内容来确保执行关闭或清理资源的逻辑。

4、线程的启动和终止

4.1 构造线程：

    在运行线程之前首先要构造一个线程对象，线程对象在构造的时候需要提供线程所需要的属性，如线程所属的线程组、线程优先级、是否是Daemon线程等信息。

java源码 jdk11.0.3

    在构建过程中，一个新构造的线程对象是由其parent线程来进行空间分配的，而child线程继承了parent是否为Daemon、优先级和加载资源的contextClassLoader以及可继承的ThreadLocal，同时还会分配一个唯一ID来标识这个child线程。至此，一个能够运行得线程对象就初始化好了，在堆内存中等待着运行。

    创建线程的四种方式：继承Thread类、实现runnable接口、实现callable接口、使用线程池创建

4.2 启动线程：

    线程对象初始化完成后，调用start()方法就可以启动这个线程。线程start()方法的含义是：当前线程（即parent线程）同步告知Java虚拟机，只要线程规划器空闲，应立即启动调用start()方法的线程，调用该线程的run()方法。

4.3 理解中断：

    在程序中免不得要碰到需要暂停或停止当前线程的情况，比如负责下载的程序会占用大部分带宽，用户想玩网游就要暂停下载任务，这个时候就要停止当前的线程让出带宽给用户玩游戏，而这种情况就需要用到线程的中断机制。

    中断可以理解为线程的一个标识位属性，它表示一个运行中的线程是否被其他线程进行了中断操作。中断好比其他线程对该线程打了个招呼，其他线程调用该线程的interrupt()方法对其进行中断操作。

    线程通过方法isInterrupted()来进行判断是否被中断，也可以调用静态方法Thread.interrupted()对当前线程的中断标识位进行复位。如果该线程已经处于终结状态，即使该线程被中断过，在调用该线程对象的isInterrupted()时依旧会返回false。

    从Java的API中可以看到，许多声明抛出InterruptedException的方法（例如Thread.sleep(long millis)方法）这些方法在抛出InterruptedException之前，Java虚拟机会先将该线程的中断标识位清除，然后抛出InterruptedException，此时调用isInterrupted()方法将会返回false。

    可以看一下以下例子观察两个线程的中断标识位。

    输出的结果：

    从结果可以看出，抛出InterruptedException的线程SleepThread，其中断标识位被清除了，而一直忙碌运作的线程BusyThread，中断标识位没有被清除。

4.4 过期的suspend()、resume()和stop()

    大家对于CD机肯定不会陌生，如果把它播放音乐比作一个线程的运作，那么对音乐播放做出的暂停、恢复和停止操作对应在线程Thread的API就是suspend()、resume()和stop()。

    在以下代码中，创建了一个线程PrintThread，它以1秒的频率进行打印，而主线程对其进行暂停、恢复和停止操作。

    输出如下：(输出内容中的时间与示例执行的具体时间相关)

    在执行过程中，PrintThread运行了3秒，随后被暂停，3秒后恢复，最后经过3秒被终止。通过示例的输出可以看到，suspend()、resume()和stop()方法完成了线程的暂停、恢复和终止，而且非常“人性化”。但是这些API是过期的，不建议使用。

    不建议使用的主要原因有：suspend()方法在调用后，线程不会释放已经占有的资源（比如锁），而是占有着资源进入睡眠状态，这样容易引发死锁问题。同样，stop()方法在终结一个线程时不会保证线程的资源正常释放，通常是没有给线程完成资源释放工作的机会，因此会导致程序可能工作在不确定状态下。

    暂停和恢复操作可以用等待/通知机制替代。

4.5 安全地终止线程

    可以采用对线程设置中断标识后安全的终止线程。使用interrupt()方法设置线程的中断标识位，由该线程检测进行中断。另外还可以在该线程中自主增加一个boolean类型用于判断是否终止该线程。

    输出结果：（输出内容可能不同）

三、常见面试题问题

    1、线程和进程的区别是什么

    2、线程的状态有哪几种

    3、Java中创建线程有几种方式，你喜欢哪一种，为什么

    4、如何安全的终止线程

    5、为什么不推荐使用suspend()、resume()和stop()

    摘抄出处：《java并发编程的艺术》