关于面试:脱发篇多线程基础下-朋友-来看看你知道多少

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知识点

标注：在学习中须要批改的内容以及笔记全在这里 www.javanode.cn，谢谢！有任何不妥的中央望纠正

线程创立

1. 创立形式

持续Thread类
实现Runable接口
实现Callable接口，并与Future、线程池联合应用，

1. 继承Thread

   Thread thread = new Thread(){            @Override            public void run() {                System.out.println("this is new thread");            }        };        thread.start();

2. 实现runable接口

 Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {            public void run() {                System.out.println("impl runnable thread");            }        }); thread1.start();

3. 实现Callable接口

   /**         * 3.实现callable接口，提交给ExecutorService返回的是异步执行的后果         */        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();        Future<String> submit = executorService.submit(new Callable<String>() {            public String call() throws Exception {                return "three new callable thread";            }        });        String returnString = submit.get();        System.out.println(returnString);

2. 总结

实现Runnable接口比继承Thread类所具备的劣势：

1）：适宜多个雷同的程序代码的线程去解决同一个资源

2）：能够防止java中的单继承的限度

3）：减少程序的健壮性，代码能够被多个线程共享，代码和数据独立

4）：线程池只能放入实现Runable或callable类线程，不能间接放入继承Thread的类

线程状态切换

新建状态（New）：新创建了一个线程对象。
就绪状态（Runnable）：线程对象创立后，其余线程调用了该对象的start()办法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，期待获取CPU的使用权。
运行状态（Running）：就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码。
阻塞状态（Blocked）：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，临时进行运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的状况分三种：

期待阻塞：运行的线程执行wait()办法，JVM会把该线程放入期待池中。(wait会开释持有的锁)
同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池中。
其余阻塞：运行的线程执行sleep()或join()办法，或者收回了I/O申请时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()期待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程从新转入就绪状态。（留神,sleep是不会开释持有的锁）

死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异样退出了run()办法，该线程完结生命周期。

线程调度

Java线程的实现：Java线程模型是基于操作系统原生线程模型来实现的；
线程模型只对线程的并发规模和操作老本产生影响，对Java程序的编写和运行过程来说，并没有什么不同。

1. 线程优先级

时候模式是古代操作系统采纳的根本线程调度模式，操作系统将CPU资源分为一个个的工夫片，并调配给线程，线程应用获取的工夫片执行工作，工夫片应用完之后，操作系统进行线程调度，其余取得工夫片的线程开始执行；那么，一个线程可能调配失去的工夫片的多少决定了线程应用多少的处理器资源，线程优先级则是决定线程能够取得多或少的处理器资源的线程属性；

能够通过设置线程的优先级，使得线程取得处理器执行工夫的长短有所不同，但采纳这种形式来实现线程获取处理器执行工夫的长短并不牢靠（因为零碎的优先级和Java中的优先级不是一一对应的，有可能Java中多个线程优先级对应于零碎中同一个优先级）；Java中有10个线程优先级，从1(Thread.MIN_PRIORITY)到10(Thread.MAX_PRIORITY)，默认优先级为5；因而，程序的正确性不可能依赖线程优先级的高下来判断；

2. 线程调度分类

线程调度是指零碎为线程调配处理器使用权的过程；次要调度形式有：抢占式线程调度、协同式线程调度；

2.1 抢占式线程调度

每个线程由零碎来调配执行工夫，线程的切换不禁线程自身决定；Java默认应用的线程调度形式是抢占式线程调度；咱们能够通过Thread.yield()使以后正在执行的线程让出执行工夫，然而，却没有方法使线程去获取执行工夫；

2.2 协同式线程调度

每个线程的执行工夫由线程自身来管制，线程执行完工作后被动告诉零碎，切换到另一个线程上；

2.3 两种线程调度形式的优缺点

协同式的长处：实现简略，能够通过对线程的切换管制防止线程平安问题；
协同式的毛病：一旦以后线程呈现问题，将有可能影响到其余线程的执行，最终可能导致系统解体；
抢占式的长处：一个线程呈现问题不会影响到其余线程的执行（线程的执行工夫是由零碎调配的，因而，零碎能够将处理器执行工夫调配给其余线程从而防止一个线程呈现故障导致整个零碎解体的景象产生）

2.4 论断

Java中，线程的调度策略次要是抢占式调度策略，正是因为抢占式调度策略，导致多线程程序执行过程中，理论的运行过程与咱们逻辑上了解的程序存在较大的区别，也就是多线程程序的执行具备不确定性，从而会导致一些线程安全性问题的产生；

3. 调度形式

3.1 调度的形式

线程睡眠：Thread.sleep(long millis)办法，使线程转到阻塞状态。millis参数设定睡眠的工夫，以毫秒为单位。当睡眠完结后，就转为就绪（Runnable）状态。sleep()平台移植性好。
线程期待：Object类中的wait()办法，导致以后的线程期待，直到其余线程调用此对象的 notify() 办法或 notifyAll() 唤醒办法。这个两个唤醒办法也是Object类中的办法，行为等价于调用 wait(0) 一样。
线程退让：Thread.yield() 办法，暂停以后正在执行的线程对象，把执行机会让给雷同或者更高优先级的线程。
线程退出：join()办法，期待其余线程终止。在以后线程中调用另一个线程的join()办法，则以后线程转入阻塞状态，直到另一个过程运行完结，以后线程再由阻塞转为就绪状态。
线程唤醒：Object类中的notify()办法，唤醒在此对象监视器上期待的单个线程。如果所有线程都在此对象上期待，则会抉择唤醒其中一个线程。抉择是任意性的，并在对实现做出决定时产生。线程通过调用其中一个 wait 办法，在对象的监视器上期待。

3.2 深刻了解(重要)

sleep()

sleep(long millis): 在指定的毫秒数内让以后正在执行的线程休眠（暂停执行）

join()

join():指期待t线程终止。

join是Thread类的一个办法，启动线程后间接调用，即join()的作用是：期待该线程终止，也就是在子线程调用了join()办法前面的代码，只有等到子线程完结了能力执行。

案例：

在很多状况下，主线程生成并启动了子线程，如果子线程里要进行大量的耗时的运算，主线程往往将于子线程之前完结，然而如果主线程解决完其余的事务后，须要用到子线程的处理结果，也就是主线程须要期待子线程执行实现之后再完结，这个时候就要用到join()办法了。

代码：

package cn.javanode.thread.joinUse;/** * @author xgt(小光头) * @version 1.0 * @date 2021-1-10 9:52 */public class JoinUseRunnableThread {   static class joinThrad implements Runnable{       @Override       public void run() {           System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" 线程运行开始!");           for (int i = 0; i < 5; i++) {               System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName() +"运行 : "+i);               try {                   Thread.sleep((int)Math.random()*10);               } catch (InterruptedException e) {                   e.printStackTrace();               }           }   }   }    public static void main(String[] args) {        System.out.println("main办法的线程开启");        Thread joinThread = new Thread(new joinThrad());        joinThread.setName("JoinThread");        joinThread.start();        //增加join 子线程调用了join()办法前面的代码，只有等到子线程完结了能力执行。        try {            joinThread.join();        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        System.out.println("main办法的线程完结");    }}

yield()

yield():暂停以后正在执行的线程对象，并执行其余线程

yield()做的是让以后运行线程回到可运行状态，以容许具备雷同优先级的其余线程取得运行机会。因而，应用yield()的目标是让雷同优先级的线程之间能适当的轮转执行。然而，理论中无奈保障yield()达到退让目标，因为退让的线程还有可能被线程调度程序再次选中。

论断：yield()从未导致线程转到期待/睡眠/阻塞状态。在大多数状况下，yield()将导致线程从运行状态转到可运行状态，但有可能没有成果。

package cn.javanode.thread.yieldUse;/** * @author xgt(小光头) * @version 1.0 * @date 2021-1-10 10:57 */public class ThreadYieldDemo {    static class yieldThread implements Runnable{        @Override        public void run() {            for (int i = 0; i < 50; i++) {                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"runing time="+i);                if(i==30){                    Thread.yield();                }            }        }    }    public static void main(String[] args) {        //yield()从未导致线程转到期待/睡眠/阻塞状态。在大多数状况下，yield()将导致线程从运行状态转到可运行状态，但有可能没有成果。        Thread yt1 = new Thread(new yieldThread());        yt1.setName("ytthread1");        Thread yt2 = new Thread(new yieldThread());        yt2.setName("ytthread2");        yt1.start();        yt2.start();    }}

3.3 补充

sleep()和yield()的区别

- sleep()使以后线程进入停滞状态，所以执行sleep()的线程在指定的工夫内必定不会被执行；
- yield()只是使以后线程从新回到可执行状态，所以执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。

补充：

sleep 办法使以后运行中的线程睡眠一段时间，进入不可运行状态，这段时间的长短是由程序设定的，yield 办法使以后线程让出 CPU 占有权，但让出的工夫是不可设定的。实际上，yield()办法对应了如下操作：先检测以后是否有雷同优先级的线程处于同可运行状态，如有，则把 CPU 的占有权交给此线程，否则，持续运行原来的线程。所以yield()办法称为“让步”，它把运行机会让给了等同优先级的其余线程

- sleep 办法容许较低优先级的线程取得运行机会，
- yield() 办法执行时，以后线程仍处在可运行状态，所以，不可能让出较低优先级的线程时取得 CPU 占有权。

补充：

在一个运行零碎中，如果较高优先级的线程没有调用 sleep 办法，又没有受到 IO 阻塞，那么，较低优先级线程只能期待所有较高优先级的线程运行完结，才有机会运行。

wait和sleep区别

共同点：

多线程的环境下，都能够在程序的调用处阻塞指定的毫秒数，并返回。
wait()和sleep()都能够通过interrupt()办法打断线程的暂停状态，从而使线程立即抛出InterruptedException。

如果线程A心愿立刻完结线程B，则能够对线程B对应的Thread实例调用interrupt办法。如果此刻线程B正在wait/sleep /join，则线程B会立即抛出InterruptedException，在catch() {} 中间接return即可平安地完结线程。

须要留神的是，InterruptedException是线程本人从外部抛出的，并不是interrupt()办法抛出的。对某一线程调用 interrupt()时，如果该线程正在执行一般的代码，那么该线程基本就不会抛出InterruptedException。然而，一旦该线程进入到 wait()/sleep()/join()后，就会立即抛出InterruptedException 。

不同点：

所属对象不同：Thread类的办法：sleep(),yield()等。Object对象的办法：wait()和notify()等
是否开释锁：每个对象都有一个锁来管制同步拜访。Synchronized关键字能够和对象的锁交互，来实现线程的同步。sleep办法没有开释锁，而wait办法开释了锁，使得其余线程能够应用同步控制块或者办法。sleep()睡眠时，放弃对象锁，依然占有该锁；wait()睡眠时，开释对象锁。然而wait()和sleep()都能够通过interrupt()办法打断线程的暂停状态，从而使线程立即抛出InterruptedException（但不倡议应用该办法）。
应用的地位不同wait，notify和notifyAll只能在同步控制办法或者同步控制块外面应用，而sleep能够在任何中央应用
异样捕捉：sleep必须捕捉异样，而wait，notify和notifyAll不须要捕捉异样

补充：

sleep()办法

sleep()使以后线程进入停滞状态（阻塞以后线程），让出CUP的应用、目标是不让以后线程单独霸占该过程所获的CPU资源，以留肯定工夫给其余线程执行的机会;
sleep()是Thread类的Static(动态)的办法；因而他不能扭转对象的机锁，所以当在一个Synchronized块中调用Sleep()办法时，线程尽管休眠了，然而对象的机锁并木有被开释，其余线程无法访问这个对象（即便睡着也持有对象锁）。在sleep()休眠工夫期满后，该线程不肯定会立刻执行，这是因为其它线程可能正在运行而且没有被调度为放弃执行，除非此线程具备更高的优先级。

wait()办法

wait()办法是Object类里的办法；当一个线程执行到wait()办法时，它就进入到一个和该对象相干的期待池中，同时失去（开释）了对象的机锁（临时失去机锁，wait(long timeout)超时工夫到后还须要返还对象锁）；其余线程能够拜访；wait()应用notify或者notifyAlll或者指定睡眠工夫来唤醒以后期待池中的线程。
wiat()必须放在synchronized block中，否则会在program runtime时扔出”java.lang.IllegalMonitorStateException“异样。

wait()和notify()、notifyAll()

这三个办法用于协调多个线程对共享数据的存取，所以必须在synchronized语句块内应用。synchronized关键字用于爱护共享数据，阻止其余线程对共享数据的存取，然而这样程序的流程就很不灵便了，如何能力在以后线程还没退出synchronized数据块时让其余线程也有机会访问共享数据呢？此时就用这三个办法来灵便管制。wait() 办法使以后线程暂停执行并开释对象锁标示，让其余线程能够进入synchronized数据块，以后线程被放入对象期待池中。当调用notify()办法后，将从对象的期待池中移走一个任意的线程并放到锁标记期待池中，只有锁标记期待池中线程可能获取锁标记；如果锁标记期待池中没有线程，则notify()不起作用。notifyAll() 从对象期待池中移走所有期待那个对象的线程并放到锁标记期待池中。(上面的线程间通信局部会细说)

wait，notify 和notifyAll 这些办法为什么不在 thread类外面

Java提供的锁是对象级的而不是线程级的，每个对象都有锁，通过线程来取得因为 wait notify和notifyAll 都是锁级别的的操作，所以把他们定义在Object类中因为锁属于对象。

线程间通信(重要)

如果你的多线程程序仅仅是每个线程独立实现各自的工作，相互之间并没有交互和合作，那么，你的程序是无奈施展出多线程的劣势的，只有有交互的多线程程序才是有意义的程序，否则，还不如应用单线程执行多个办法实现程序来的简略、易懂、无效！

1. java期待告诉机制

场景：线程A批改了对象O的值，线程B感知到对象O的变动，执行相应的操作，这样就是一个线程间交互的场景；能够看出，这种形式，相当于线程A是发送了音讯，线程B接管到音讯，进行后续操作，是不是很像生产者与消费者的关系？咱们都晓得，生产者与消费者模式能够实现解耦，使得程序结构上具备伸缩性；

一种简略的形式是，线程B每隔一段时间就轮询对象O是否发生变化，如果发生变化，就完结轮询，执行后续操作；

毛病: 这种形式不能保障对象O的变更及时被线程B感知，同时，一直地轮询也会造成较大的开销；剖析这些问题的症结在哪？其实，能够发现状态的感知是拉取的，而不是推送的，因而才会导致这样的问题产生

Java内置的经典的期待/告诉机制

那就是wait()/notify()/notifyAll()，重要便于了解例子

     /**      如果在调用了此办法之后，其余线程调用notify()或者notifyAll()办法之前，线程被中断，则会革除中断标记并抛出异样     * 以后线程必须领有对象O的监视器，调用了对象O的此办法会导致以后线程开释已占有的监视器，并且期待     * 其它线程对象O的notify()或者notifyAll()办法，当其它线程执行了这两个办法中的一个之后，并且     * 以后线程获取到处理器执行权，就能够尝试获取监视器，进而持续后续操作的执行     */    public final void wait() throws InterruptedException {        wait(0);    }    /**        唤醒期待在对象O的监视器上的一个线程，如果多个线程期待在对象O的监视器上，那么将会抉择其中的一个进行唤醒     * 被唤醒的线程只有在以后线程开释锁之后才可能继续执行.     * 被唤醒的线程将会与其余线程一起竞争对象O的监视器锁     * 这个办法必须在领有对象O的监视器的线程中进行调用     * 同一个时刻，只能有一个线程领有该对象的监视器     */    public final native void notify();    /**     *唤醒期待在对象O的监视器上的所有线程     * 被唤醒的线程只有在以后线程开释锁之后才可能继续执行.     * 被唤醒的线程将会与其余线程一起竞争对象O的监视器锁     * 这个办法必须在领有对象O的监视器的线程中进行调用     * 同一个时刻，只能有一个线程领有该对象的监视器     */    public final native void notifyAll();

2. 经典的期待/告诉机制代码

package cn.javanode.thread.JavaWaitAndConsumer;    public class WaitAndNotify {        //轮询标记位        private static boolean stop = false;        //监视器对应的对象        private static Object monitor = new Object();        //期待线程        static class WaitThread implements Runnable{            @Override            public void run() {                synchronized(monitor){                    //循环检测标记位是否变更                    while(!stop){                        try {                            //标记位未变更，进行期待 锁开释，整个线程期待                            monitor.wait();                        } catch (InterruptedException e) {                            e.printStackTrace();                        }                    }                    //被唤醒后获取到对象的监视器之后执行的代码                    System.out.println("1Thread "+Thread.currentThread().getName()+" is awakened at first time");                    stop = false;                }                //休眠1秒之后，线程角色转换为唤醒线程                try {                    Thread.sleep(1000);                } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                }                //与上述代码相同的逻辑                synchronized(monitor){                    while(stop){                        try {                            monitor.wait();                        } catch (InterruptedException e) {                            e.printStackTrace();                        }                    }                    monitor.notify();                    stop = true;                    System.out.println("2Thread "+ Thread.currentThread().getName()+" notifies the waitted thread at first time");                }            }        }        //告诉线程        static class NotifyThread implements Runnable{            @Override            public void run() {                synchronized (monitor){                    while(stop){                        try {                            monitor.wait();                        } catch (InterruptedException e) {                            e.printStackTrace();                        }                    }                    stop = true;                    monitor.notify();                    System.out.println("3Thread "+ Thread.currentThread().getName()+" notifies the waitted thread at first time");                }                try {                    Thread.sleep(1000);                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                synchronized (monitor){                    while(!stop){                        try {                            monitor.wait();                        } catch (InterruptedException e) {                            e.printStackTrace();                        }                    }                    System.out.println("4Thread "+Thread.currentThread().getName()+" is awakened at first time");                }            }        }        public static void main(String[] args){            Thread waitThread = new Thread(new WaitThread());            waitThread.setName("waitThread");            Thread notifyThread = new Thread(new NotifyThread());            notifyThread.setName("notifyThread");            waitThread.start();            notifyThread.start();        }    }

通过上述代码，能够提炼出期待告诉机制的经典模式：

期待方实现步骤：

加锁同步
条件不满足，进入期待，被唤醒之后，持续查看条件是否满足（循环检测）
条件满足，退出循环，继续执行后续代码

    synchronized(obj){        while(condition不满足){            obj.wait();        }        //后续操作    }

告诉方实现步骤：

加锁同步
条件不满足，跳过循环检测
设置条件并唤醒线程

    synchronized(obj){        while(condition不满足){            obj.wait();        }        更新condition        obj.notify();        //后续操作    }

3. 生产者消费者代码

package cn.javanode.thread.JavaWaitAndConsumer;    public class ProducerAndConsumer {        //商品库存        private static int storeMount = 0;        //监视器对应的对象        private static Object monitor = new Object();        //生产者线程        static class ProducerThread implements Runnable{            @Override            public void run() {                try {                    produce();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }            public void produce() throws InterruptedException {                while(true){                    synchronized(monitor){                        //循环检测库存是否大于0，大于0示意还有商品能够生产，线程期待消费者生产商品                        while(storeMount > 0){                            monitor.wait();                        }                        //被唤醒后获取到对象的监视器之后执行的代码                        System.out.println("Thread "+Thread.currentThread().getName()+" begin produce goods");                        //生产商品                        storeMount = 1;                        //唤醒消费者                        monitor.notify();                        Thread.sleep(1000);                    }                }            }        }        //消费者线程        static class ConsumerThread implements Runnable{            @Override            public void run() {                try {                    consume();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }            public void consume() throws InterruptedException {                while(true){                    synchronized (monitor){                        //检测库存是否不为0，如果不为0，那么有商品可供生产，否则期待生产者生产商品                        while(storeMount == 0){                            monitor.wait();                        }                        //生产商品                        storeMount = 0;                        //唤醒生产者线程                        monitor.notify();                        System.out.println("Thread "+Thread.currentThread().getName()+" begin consume goods");                        Thread.sleep(1000);                    }                }            }        }        public static void main(String[] args){            Thread producerThread = new Thread(new ProducerThread());            producerThread.setName("producerThread");            Thread consumerThread = new Thread(new ConsumerThread());            consumerThread.setName("consumerThread");            producerThread.start();            consumerThread.start();        }    }

上述代码示例演示了一个生产者生产商品和一个消费者生产商品的场景，对于一个生产者多个消费者、多个生产者一个消费者、多个生产者多个消费者等场景，只须要将唤醒的办法换为notifyAll()即可，否则，会呈现饥饿景象！

4. 总结

以上就是本文叙述的所有内容，本文首先对于给出Java中线程调度模式，引出多线程编程中须要解决的线程平安问题，并剖析线程平安问题，给出解决线程平安问题的罕用伎俩（加锁同步），最初，联合Java内置的期待告诉机制，进行了样例代码的展现以及剖析，给出了经典的期待告诉机制的编程范式，最初，基于期待告诉机制给A出了生产者消费者模式的实现样例，心愿本文能给想要学习多线程编程的敌人一点帮忙，如有不正确的中央，还望指出，非常感激！

留神细节(理解)

线程分类
- 用户线程：大多数线程都是用户线程，用于实现业务性能
- 守护线程：反对型线程，次要用于后盾调度以及支持性工作，比方GC线程，当JVM中不存在非守护线程时，JVM将会退出
  - Thread.setDaemon(true)来设置线程属性为守护线程，该操作必须在线程调用start()办法之前执行
  - 守护线程中的finally代码块不肯定会执行，因而不要寄托于守护线程中的finally代码块来实现资源的开释
线程交互的形式
- join
- sleep/interrupt
- wait/notify
启动线程的形式
- 只能通过线程对象调用start()办法来启动线程
- start()办法的含意是，以后线程（父线程）同步告知虚拟机，只有线程布局期闲暇，就应该立刻启动调用了start()办法的线程
- 线程启动前，应该设置线程名，以便应用Jstack分析程序中线程运行状况时，起到提示性作用
终止线程的形式
- 中断检测机制
  - 线程通过调用指标线程的interrupt()办法对指标线程进行中断标记，指标线程通过检测本身的中断标记位（interrupted()或isInterrupted()）来响应中断，进行资源的开释以及最初的终止线程操作；
  - 抛出InterruptedException异样的办法在抛出异样之前，都会将该线程的中断标记位革除，而后抛出异样
- suspend()/resume()（弃用）
  - 调用后，线程不会开释曾经占有的资源，容易引发死锁问题
- stop()（弃用）
  - 调用之后不肯定保障线程资源的开释
锁开释的状况：
- 同步办法或同步代码块的执行完结（失常、异样完结）
- 同步办法或同步代码块锁对象调用wait办法
锁不会开释的状况：
- 调用Thead类的静态方法yield()以及sleep()
- 调用线程对象的suspend()

知识点