Java多线程基本概念

马上就要放假了，兄弟们国庆玩的开心啊，虽然马上就要放假了，但是不能妨碍推文啊哈哈哈，今天的车是多线程的基本概念！为下来的并发编程做准备！上车！

Java程序就是天生的多线程程序，所以学好Java，就必须得学多线程，在Android中多线程用的还是很多的，今天就一起了解一些多线程的基本概念，和线程的生命周期

1. 基本概念

1.1 CPU核心数和线程数的关系

1.1.1 CPU核心数:

在计算机里，核心就是指的是处理器

我们去买电脑的的时候，不论买的是台式的还是笔记本，还是手机，都会关注这个Cpu是几核的

对吧，看我的电脑就是6个内核，也就是六个处理器，在计算机的早期，cpu是没有多核概念的，是单核的，后来为什么出现了多核呢？

多核就是因为按照摩尔定律，计算机的芯片里的晶体管的密度，会每18个月会翻一番，翻到了如今这个地步，cpu里的自存会到3nm，到3nm就会翻不动了，为啥翻不动了，我也不知道，牵扯到量子隧穿这个东西了，为了继续提高运算速度，才提出了多核心的概念，在 一块物理芯片上面，我们集成多个物理处理器（CMP），CMP是由美国斯坦福大学提出的，单芯片多处理器,也指多核心其思想是将大规模并行处理器中的SMP（对称多处理器）集成到同一芯片内，各个处理器并行执行不同的进程

1.1.2 cpu核心数和线程数的关系

CPU核心数：线程数=1:1，他俩是一比一的关系，线程数是指的是，正在运行的线程最大数量，比如我的电脑是六核的，我电脑同时在跑的线程，最大的数量的是6个，线程数并不是我们程序里进程开了多少个线程，但是有的CPU也是六核的，但是线程数能达到12个，这是怎么做到的呢？Intel的超线程技术可以做到，把一个物理的cpu，把它模拟成两个逻辑cpu，一个物理核心对应两个逻辑核心

1.2 cpu的时间片轮转机制

在我们开发的过程中，好像并没有受到核心数的影响，我们在程序中，想起几个线程就起几个线程，cpu轮转机制是最简单，最古老，最公平，而且使用的也是最广泛的一种算法机制，也被称为RR调度，即使我就有一个CPU，有一百个线程在执行，但是cpu给我们的感觉是。一百个线程同时在运行的，这是怎么做到的呢

我们把cpu的运行时间分片，打个比方每个线程执行5ms，分到很小很小5ms，每个线程执行5ms，100个线程都执行一遍，也就500ms，对于我们人来说，我们可能就感觉不到他在停顿，就是因为这个机制，所以才让我们感觉我们起的线程，就是在同时运行，事实上不是那么回事

时间片设置的大小，和操作系统有关，和Cpu也有关系

CPU是时间轮转的，在java中能不能，让CPU指定执行某个线程呢，这个功能是能做到，但是在java里不能实现，得调用Linux内核的一个API去设置

1.3 什么是线程，什么是进程

标准说法：进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，线程thread是操作系统能够进行运算调度的最小单位

我们电脑启动的程序就是一个进程，比如微信，AndroidStudio，IDEA，从概念规模上来讲，进程是大于线程的，线程不能单独存在的，线程必须依附于进程才能存在，如果一个进程中有一个线程活着，那么这个进程就是活着的，进程里的线程是会共享进程里边的所有资源内存，cpu和IO，进程和进程之间是相互独立的，进程和cpu没有必然关系，线程才是调度cpu的最小单位

在操作系统中对线程的限制，Linux中new出的线程不能超过1000，在Windows不能超过2000，

1.4 并行和并发

专业术语有点麻烦，并行，就是能同时运行的最大线程数量，intel的四核并行度是8，它可以同时运行8个线程

并发 指单位时间处理任务的个数，一定是和时间挂钩的，对于并发来讲， 脱离了单位时间是没什么意义的，比如1秒钟CPU执行了100个时间片，他的并发量就是 100,另一个cpu它能一秒钟执行 200个时间片，他的并发量就是200

1.5 高并发编程的意义，好处和注意事项

如果不进行高并发编程，我们就不能够完全最大化的利用这种多核多线程的能力，使用高并发编程，就能提高我们程序的响应能力，比如迅雷，提供了多线程下载，

高并发编程可以在我们编程的时候，使我们的程序模块化，异步化，和简单化,

但是在并发编程里面最需要注意的就是安全问题，因为在同一个进程下的线程是共享这个进程的所有资源，很有可能产生线程安全问题和死锁的问题，在linux里或者在windows里，线程开的太多了，会造成内存耗尽，从而造成死机

时间片轮转机制也是有代价的，会进行上下文的切换，这个线程在让出cpu的时候，操作系统会把当前的数据状态存到内存或者磁盘里，当再一次轮到这个线程的时候，又把它取出来加载进去，这个就是上下文切换，切换一次上下文需要耗费大约20000个cpu的时间周期，这个也是非常消耗cpu资源的，如果线程过多，会进行大量的上下文切换，这样就很有可能造成一种情况，假如你起了100个线程，用时间片轮转机制所耗费的时间，远远大于你一个一个线程执行的时间，所以多线程要用好，就得考虑的要全面

2. 认识Java里的线程

我们看上面这一串代码，如果我执行这个main方法，他会执行几个线程呢，有兴趣的小伙伴可以把代码跑一遍，去验证一下，没错他会执行6个线程

为啥我只执行了一个main方法，为啥会有六个线程在执行呢

1、main就是我们所说的主线程

2、Finalizer

我们在学习Java的时候，Java是一个面向对象的语言，所有类的父类是那个是Object，在Object里有这样一个方法

我们一个对象在有资源要回收的时候，会重写这个方法，然后将回收资源的操作，放到这个方法里面执行，这个方法就会由Finalizer这个线程执行，但是有的时候会发现，这个finalize方法不一定会执行，导，有些关于对象的资源就会没有被回收掉，为什么会这样呢？这个锅得Finalizer线程来背了，是因为Finalizer这个线程是一个守护线程，和主线程同生共死，极有可能主线程挂掉了finalize这个方法还没来得及执行，然后Finalizer也挂掉了

2.1 启动线程的两种方式

Java里的程序天生就是多线程的，新启动线程的方法有：

Thread类

实现接口Runnable

实现接口Callable 有返回值

Callable和Runnable实现的方法其实可以看做一种方式，因为在启动线程的时候Callable是放到FutureTask里面的，我们去看看FutureTask是什么东西他是个泛型类，实现了RunnableFuture这个泛型接口，RunnableFuture这个接口又继承了Runnable，和Future，所以我们可以把Runnable和Callable看成一种方式，Callable这种方式是怎么拿到返回值的呢？

futureTask.get（）拿到就是返回值，首先我们看一看Future这个接口都有什么方法

我们再去看实现

它会先判断这个任务执行的状态是否完成，如果没有完成它会进入等待完成这个方法

它会一直等待执行完成

完成之后它会 执行report方法，咱再看report方法

然后我们再去看看Run方法

它会把Call的返回值通过set方法赋值给outcome，get的时候再把outcome返回回去

这就 能拿到Callable的返回值了，在这里我们要区分Thread和Runnable，Thread是唯一一个对操作系统线程的抽象，而Runnable和Callable是对任务的抽象，一定要区分

2.2 线程安全的停止工作

有开始就有结束，怎样才能让Java里的线程安全的停止工作呢stop（）还是isInterrupted（    ），static 方法interrupted（）？我们要深了解这些方法

一般情况下，Thread的run方法执行完毕，或者 抛出了异常，这个线程就在执行完毕，自己就停止了，这是一般情况下，但是我们往往因为业务的需求，需要在满足某种条件的时候，去手动停止这个线程，这个时候我们应该怎么办呢？首先我们还是去看代码去看看Thread里有什么方法

我们看到了stop（），destroy（），还有suspend（），但是他们都被@Deprecated注解了，JDK就告诉我们这几个方法就不要用

线程的挂起函数suspend（），这个线程在执行挂起的时候，线程不会释放资源，比如它在执行的时候拿到一个锁，挂起的时候他不会释放这个锁，这样就很有可能会导致死锁的问题

线程的停止函数stop（），这个函数是极其野蛮的，你调用这个函数，他会立马把这个线程干掉，他不会 管你这个线程的资源是否正常的释放，比如你在一个线程里写一个文件，写到一半的时候你调用这个方法，造成文件不能正常结束，而且线程里占据操作系统的资源文件句柄啥的没有得到释放

resume是唤起挂起线程的，和suspend配对使用的

其实我们在终止线程的时候，有这么几个方法可以用

interrupt是终止线程，interrupted，isInterrupted是获取线程是否终止 ，interrupt终止线程是一种协作方式不是那种抢占式，话不多说上代码，

这段代码是在主线程里面新启动一个线程，主线程休眠30ms去调用useThread的interrupt（），结果怎么样，结果useThread根本不鸟你，一直在执行，我们把代码做一下更改

我们发现它终止了跳出了循环

我们发现在Java里Thread的interrupt方法只是将中断信号由false改为了true而已，如果线程中没有对这个信号 做任何处理，它是不会终止这个线程的，所以这个 interrupt是协作式的，不是抢占式的

细心的同学可能发现了，获取线程是否中断，有两个方法，一个是 Thread的成员方法 isInterrupted，一个是静态方法interrupted，这两个方法有什么区别呢，

interrupted在获取这个线程状态的时候，如果这个中断状态是true，他会获取这个状态的同时，把这个状态设置成false

上面的代码，最终的打印结果为true，我们再改一下代码瞧一瞧

2.3 深入理解Thread的run()和start()

run方法和我们普通类里的成员方法是没什么区别的，start方法我们点进去也没什么东西，start方法最后执行的是native方法stat0，我们可以调用run，话不多说上代码

上面这个代码也能正常的调用，输出的结果

但是我们run改成start之后

输出结果是这样婶的，Thread只有在执行完start之后才和操作系统的线程挂钩，如果不执行start和普通的类没什么区别，还有同一个线程不能执行两次start，在第二次执行start的时候会抛出 java.lang.IllegalThreadStateException

2.4 Thread的join方法和yield()方法

了解一下线程的生命周期

一个线程在执行完start方法之后不一定会执行，它会进入就绪状态，等待操作系统的调度，操作系统让它执行，它才执行，执行join方法之后会获得执行权，进入到运行状态，在运行状态中执行yield，会进入就绪状态，等待获取CPU的执行权，在运行状态中执行sleep方法会进入到阻塞状态，时间到了或者执行了interrrupt方法会进入就绪状态，在运行状态执行wait方法，也会进入阻塞状态，被唤醒之后也会进入就绪状态，在运行状态执行完自己的任务，线程就会进入死亡阶段

join方法可以理解为去插队，举个简单的例子

轩轩吖是个线程，他要去微波炉去热饭，微波炉可以看成cpu，热饭是一个任务，热饭我需要热个5分钟，当我热到二分钟的时候，我的女神来了，我就可以让我的女神先热饭，女神这个线程join之后，女神就可以热饭了，而我只能等女神热完饭之后，我才能继续热我的饭，女神热到一半的时候她男朋友也过来了，女神又把她男朋友join了一下，那我得等她男朋友热完饭，她热完之后，我才能继续热我的饭

而yield方法，是我正在热饭，然后我把饭拿出来，和女神，和女生的男朋友一起去抢微波炉，谁抢到谁就可以热饭了

2.5 Thread的sleep()和wait()

sleep方法指的是线程休眠，阻塞线程，到时间之后会继续往下执行，而wait方法，是此时此刻某一个资源不满足条件而等待，等这个资源满足之后我在用notify或者notifyAll去唤醒，接着往下执行，wait方法也能设置等待时间，它和sleep方法看起来很像，但是意义是不一样的

3. 总结

从操作系统方面说了一些基础的关于cpu和线程的概念，然后重头戏还是Java里的线程，分别从启动终止，和它的生命周期说了说，希望写到的东西能够帮到大家，希望大佬们一键三连！