文章目錄

• 一.用一句話講明白進(jìn)程和線程的關(guān)系（不甚嚴(yán)密）
• 二.淺析進(jìn)程與線程
• 三.多線程
• 四.Java中的線程是什么樣子的
• 五.java.lang.Thread & java.lang.Runnable
• • Thread
  • Runnable
  • 使用run()方法——線程運行體
• 六.進(jìn)程的生命周期（五狀態(tài)圖）
• 七.線程的生命周期
• • Java線程的生命周期（五狀態(tài)圖）
  • Java線程的生命周期（七狀態(tài)圖）
• 八.Java線程的主要API
• 九.Java線程的優(yōu)先級
• • 線程的優(yōu)先級
  • 表示線程優(yōu)先級的常量
  • 線程優(yōu)先級方法
• 十.Java線程的啟動
• 十一.Java線程的休眠
• 十二.線程的終止
• 十三.Object類中線程的相關(guān)高級方法
• 十四.線程同步與synchronized
• • synchronized與互斥鎖
  • private與synchronized修飾的變量
  • synchronized兩種同步方式的優(yōu)缺點
  • 深入分析synchronized
  • 使用synchronized實現(xiàn)線程安全的懶漢式單例模式
• 十五.Java線程死鎖問題
• 十六.并發(fā)和并行的區(qū)別
• 十七.致謝

一.用一句話講明白進(jìn)程和線程的關(guān)系（不甚嚴(yán)密）

操作系統(tǒng)可以同時執(zhí)行多個任務(wù)，每個任務(wù)就是進(jìn)程；一個進(jìn)程可以同時執(zhí)行多個任務(wù)，每個任務(wù)就是一個線程。

二.淺析進(jìn)程與線程

每個正在系統(tǒng)上運行的程序都是一個進(jìn)程。每個進(jìn)程包含一到多個線程。進(jìn)程也可能是整個程序或者是部分程序的動態(tài)執(zhí)行。線程是一組指令的集合，或者是程序的特殊段，它可以在程序里獨立執(zhí)行。也可以把它理解為代碼運行的上下文。所以線程基本上是輕量級的進(jìn)程，它負(fù)責(zé)在單個程序里執(zhí)行多任務(wù)。通常由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)多個線程的調(diào)度和執(zhí)行。

線程是操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行運算調(diào)度的最小單位。它被包含在進(jìn)程之中，是進(jìn)程中的實際運作單位。一條線程指的是進(jìn)程中一個單一順序的控制流，一個進(jìn)程中可以并發(fā)多個線程，每條線程并行執(zhí)行不同的任務(wù)。在Unix System V及SunOS中也被稱為輕量進(jìn)程，但輕量進(jìn)程更多指內(nèi)核線程，而把用戶線程稱為線程。

線程是獨立調(diào)度和分派的基本單位。線程可以為操作系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)度的內(nèi)核線程，如Win32線程；由用戶進(jìn)程自行調(diào)度的用戶線程，如Linux平臺的POSIX Thread；或者由內(nèi)核與用戶進(jìn)程，如Windows 7的線程，進(jìn)行混合調(diào)度。

同一進(jìn)程中的多條線程將共享該進(jìn)程中的全部系統(tǒng)資源，如虛擬地址空間，文件描述符和信號處理等等。但同一進(jìn)程中的多個線程有各自的調(diào)用棧，自己的寄存器環(huán)境，自己的線程本地存儲。

線程和進(jìn)程的區(qū)別在于,子進(jìn)程和父進(jìn)程有不同的代碼和數(shù)據(jù)空間,而多個線程則共享數(shù)據(jù)空間,每個線程有自己的執(zhí)行堆棧和程序計數(shù)器為其執(zhí)行上下文.多線程主要是為了節(jié)約CPU時間,發(fā)揮利用,根據(jù)具體情況而定. 線程的運行中需要使用計算機(jī)的內(nèi)存資源和CPU。

（這里基于Java講多線程，所以并沒有過于強(qiáng)調(diào)進(jìn)程。其實，進(jìn)程是操作系統(tǒng)的“主角”，對進(jìn)程了解不足建議閱讀《操作系統(tǒng)概念》（《Operating System Concepts》），從理論上全面理解進(jìn)程。）

三.多線程

多線程，是指從軟件或者硬件上實現(xiàn)多個線程并發(fā)執(zhí)行的技術(shù)。具有多線程能力的計算機(jī)因有硬件支持而能夠在同一時間執(zhí)行多于一個線程，進(jìn)而提升整體處理性能。具有這種能力的系統(tǒng)包括對稱多處理機(jī)、多核心處理器以及芯片級多處理或同時多線程處理器。在一個程序中，這些獨立運行的程序片段叫作“線程”，利用它編程的概念就叫作“多線程處理”。

簡而言之，線程是程序中一個單一的順序控制流程。在單個程序中同時運行多個線程完成不同的工作,稱為多線程。

多線程編程的優(yōu)點：

• 進(jìn)程之間不易共享內(nèi)存，但線程之間共享內(nèi)存非常容易。
• 系統(tǒng)創(chuàng)建進(jìn)程時需要為該進(jìn)程重新分配系統(tǒng)資源，但創(chuàng)建線程的代價則小得多，因此使用多線程來實現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)比多進(jìn)程效率高。
• Java語言內(nèi)置了多線程功能的支持，而不是單純地作為底層操作系統(tǒng)的調(diào)度方式，從而簡化了Java的多線程編程。

四.Java中的線程是什么樣子的

Java程序是通過線程執(zhí)行的，線程在程序中具有獨立的執(zhí)行路徑。當(dāng)多條線程執(zhí)行時，它們的路徑可以不同。

每一個Java應(yīng)用程序都需要有一個執(zhí)行main()函數(shù)的默認(rèn)主線程。應(yīng)用程序也可以創(chuàng)建線程在后臺操作時間密集型任務(wù)，以確保對用戶的響應(yīng)。這些封裝了代碼執(zhí)行序列的線程對象就被成為runnable。

JVM給了每個線程分配了獨立的JVM棧空間以免互相干擾。獨立的棧使得線程可以追蹤他們自己下一條將要執(zhí)行的指令，這些指令會依線程的不同而有所區(qū)別。棧空間也為每條線程單獨準(zhǔn)備了一份方法參數(shù)、局部變量以及返回值的拷貝。

Java主要是基于java.lang.Thread類以及java.lang.Runnable接口來實現(xiàn)基本的線程機(jī)制的。

Thread類為底層操作系統(tǒng)的線程體系架構(gòu)提供一套統(tǒng)一的接口（通常OS負(fù)責(zé)創(chuàng)建和管理線程）。操作系統(tǒng)線程和Thread對象關(guān)聯(lián)（具體怎么關(guān)聯(lián)關(guān)系還要看OS的設(shè)計）。

Runnable接口則為關(guān)聯(lián)Thread對象的線程提供執(zhí)行代碼。這些代碼放在Runnable的void run()方法中，這個方法雖然不接收任何參數(shù)且沒有返回值，但有可能拋出異常。

五.java.lang.Thread & java.lang.Runnable

Thread

這個類里面有大量不常見的關(guān)鍵詞：

• volatile
  
• native
  
• synchronized
  

Runnable

package java.lang;@FunctionalInterface public interface Runnable {public abstract void run(); }

我們?nèi)サ糇⑨?#xff0c;不算空行，其實Runnable接口只有5行：

定義包名。

注解表明函數(shù)式接口。

定義接口名為Runnable。

定義抽象方法run()，返回值無。

類代碼段結(jié)束。

使用run()方法——線程運行體

要將一段代碼（線程體）在一個新的線程上運行，該代碼應(yīng)該在一個線程類的run()函數(shù)中。

• 寫一個類implements Runnable接口，就必須重寫Runnable接口中的run()方法
• 寫一個類extends Thread類，就應(yīng)該重寫Thread類的run()方法

六.進(jìn)程的生命周期（五狀態(tài)圖）

下圖為進(jìn)程的五狀態(tài)圖：

七.線程的生命周期

Java線程的生命周期（五狀態(tài)圖）

Java線程的生命周期（七狀態(tài)圖）

八.Java線程的主要API

方法功能

isAlive()	判斷線程是否還未被終止
getPriority()	獲取線程優(yōu)先級
setPriority()	設(shè)置線程優(yōu)先級
Thread.sleep()	線程休眠
join()	等待調(diào)用線程運行的結(jié)束，再執(zhí)行當(dāng)前線程
yield()	讓出資源，進(jìn)入就緒隊列等候

九.Java線程的優(yōu)先級

線程的優(yōu)先級

• Java提供一個線程調(diào)度器來監(jiān)控程序中啟動后進(jìn)入就緒狀態(tài)的所有線程，線程調(diào)度器按照線程的優(yōu)先級來決定應(yīng)調(diào)度哪個線程來執(zhí)行
• Java線程的優(yōu)先級用1～10的整數(shù)來表示，越小則優(yōu)先級越低
• Java的優(yōu)先級是高度依賴于操作系統(tǒng)的實現(xiàn)的

表示線程優(yōu)先級的常量

Thread類有三個常量，表示常用的線程優(yōu)先級：

• Thread.MIN_PRIORITY //1
• Thread.NORM_PRIORITY // 5
• Thread.MAX_PRIORITY // 10

線程默認(rèn)是NORM_PRIORITY，優(yōu)先級為5，包括main()線程。

線程優(yōu)先級方法

• getPriority()：確定線程的優(yōu)先級
• setPriority()：設(shè)置線程的優(yōu)先級

十.Java線程的啟動

run()方法內(nèi)是線程執(zhí)行的代碼段，但一定要記住：不是用run()啟動線程！！！

應(yīng)該用start()啟動！！！

十一.Java線程的休眠

與線程休眠有關(guān)的方法有三個：

• sleep()
  • 讓線程中止一段時間的靜態(tài)方法
  • Thread.sleep(long millis)：暫時停止執(zhí)行millis毫秒
  • 在睡眠期滿的瞬間，再次調(diào)用該線程不一定會恢復(fù)它的執(zhí)行，因為它很可能在等待隊列中
• join()
  • 導(dǎo)致當(dāng)前線程等待，直到調(diào)用這個 join 方法的線程終止
  • join( )
  • join(long millis)
  • join(long millis,int nanos)
• yield()
  • 為其他可運行的線程提供執(zhí)行機(jī)會
  • 靜態(tài)方法 — Thread.yield( )

十二.線程的終止

• 自動終止：一個線程完成執(zhí)行后，不能再次運行
• 手動終止：
  • stop()：已過時，基本不用
  • interrupt()： 粗暴的終止方式
  • 可通過使用一個標(biāo)志指示 run() 退出，從而終止線程

十三.Object類中線程的相關(guān)高級方法

• void wait()：導(dǎo)致當(dāng)前的線程等待，直到其他線程調(diào)用此對象的 notify()方法或 notifyAll() 方法
• void notify()：喚醒在此對象監(jiān)視器上等待的單個線程
• void notifyAll()：喚醒在此對象監(jiān)視器上等待的所有線程

十四.線程同步與synchronized

線程同步最簡單的方法是使用synchronized關(guān)鍵詞。

該關(guān)鍵詞可以用于修飾變量或者方法。

• synchronized修飾變量：synchronized (obj）{// 需要被同步的代碼 }
• synchronized修飾方法：public synchronized void function(){//同步方法的內(nèi)容 }

synchronized與互斥鎖

在Java語言中，引入了對象互斥鎖的概念，來保證共享數(shù)據(jù)操作的完整性。

• 每個對象都對應(yīng)于一個可稱為“互斥鎖”的標(biāo)記，這個標(biāo)記用來保證在任一時刻，只能有一個線程訪問該對象
• 關(guān)鍵字synchronized來與對象的互斥鎖聯(lián)系。當(dāng)某個對象用synchronized修飾時，表明該對象在任一時刻只能由一個線程訪問
• 同步的局限性：導(dǎo)致程序的執(zhí)行效率要降低
• 同步方法（非靜態(tài)的）的鎖為this
• 同步方法（靜態(tài)的）的鎖為當(dāng)前類本身

private與synchronized修飾的變量

受到synchronized保護(hù)的程序代碼塊和方法中，要訪問的對象屬性必須設(shè)定為private，因為如果不設(shè)定為private，那么就可以用不同的方式來訪問它，這樣就達(dá)不到保護(hù)的效果了。

synchronized兩種同步方式的優(yōu)缺點

• synchronized方法
  優(yōu)點：

  • 可以顯示的知道哪些方法是被synchronized關(guān)鍵字保護(hù)的

  缺點：

  • 方法中有些內(nèi)容是不需要同步的，如果該方法執(zhí)行會花很長時間，那么其他人就要花較多時間等待鎖被歸還
  • 只能取得自己對象的鎖，有時候程序設(shè)計的需求，可能會需要取得其他對象的鎖

• synchronized代碼塊
  優(yōu)點：

  • 可以針對某段程序代碼同步，不需要浪費時間在別的程序代碼上
  • 可以取得不同對象的鎖

  缺點：

  • 無法顯示的得知哪些方法是被synchronized關(guān)鍵字保護(hù)的

深入分析synchronized

synchronized關(guān)鍵詞實際上使用管程ADT實現(xiàn)，原先效率很低，Java的幾個重要版本中經(jīng)歷不斷優(yōu)化已經(jīng)好很多了，但還是慢。

個人覺得大家可以這么去理解synchronized：所謂多線程程序，其實是巧妙地利用了多核系統(tǒng)的并發(fā)并行，并發(fā)與并行對其很重要。但是，synchronized與所謂管程（操作系統(tǒng)的概念），正是對這里開刀，它不給你控制的機(jī)會，直接保證臨界區(qū)（操作系統(tǒng)的概念）代碼段的執(zhí)行從并發(fā)、并行到串行，一次只能走一條線程。它相當(dāng)于一種悲觀鎖，直接粗暴地化并發(fā)、并行為串行，保證了并發(fā)程序的同步與共享數(shù)據(jù)一致性。

使用synchronized實現(xiàn)線程安全的懶漢式單例模式

public class Singleton {private static Singleton instance = null;private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if(instance == null) { synchronized(Singleton.class) { if(instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } }

測試類：

public class SingletonTest { public static void main(String[] args) { Singleton s1 = Singleton.getInstance(); Singleton s2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(s1==s2); } }

十五.Java線程死鎖問題

（不規(guī)范解釋） 死鎖：兩個線程，彼此在等待對方釋放其持有的鎖，而陷入無線等待。

鎖的歸還幾種方式：

• 基本上執(zhí)行完同步的程序代碼后，鎖就會自動歸還
• 用break語句跳出同步的語句塊，不過這對于寫在方法聲明的 synchronized沒有作用
• 遇到return語句
• 遇到異常

十六.并發(fā)和并行的區(qū)別

薦讀：《并發(fā)和并行的區(qū)別》

十七.致謝

• 感謝@碼農(nóng)云帆哥的指正，已改

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【Java】撩开Java线程的“神秘面纱”的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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