一、多线程介绍
1.1 多线程中的基本概念
1.1.1多线程与进程
什么是程序？
程序（Program）是一个静态的概念，一般对应于操作系统中的一个可执行文件。
什么是进程?
执行中的程序叫做进程(Process)，是一个动态的概念。其实进程就是一个在内存中独立运行的程序空间 。进程之间相互独立数据不共享，都有自己的CPU时间。缺点是CPU负担较重而且浪费资源。
现代操作系统比如Mac OS X，Linux，Windows等，都是支持“多任务”的操作系统，啥叫“多任务”呢？简单地说，就是操作系统可以同时运行多个任务。打个比方，你一边在用逛淘宝，一边在听音乐，一边在用微信聊天，这就是多任务，至少同时有3个任务正在运行。还有很多任务悄悄地在后台同时运行着，只是桌面上没有显示而已。如下，任务管理器中每个应用实际上就是个进程，还有很多的进程在后台运行。
什么是线程？
线程（Thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。
有些进程还不止同时干一件事，。我们可以将微信看作是一个进程，它可以同时进行打字聊天，视频聊天，朋友圈等事情。在一个进程内部，要同时干多件事，就需要同时运行多个“子任务”，我们把进程内的这些“子任务”称为线程（Thread）。也就是说线程是在应用软件中相互独立，可以同时运行的功能。
为什么要有多线程？
多线程可以减少cpu在程序执行中的等待时间，提高CPU的执行效率。
多线程的应用场景
软件中的耗时操作、拷贝迁移大文件、加载大量的资源文件、聊天软件、后台服务器等都需要多线程技术，因为如果使用单线程的话加载这些资源会很耗时间，浪费了cpu。只要是想让多个事情同时运行就需要多线程。
1.1.2 进程、线程的区别和联系
小案例：
乔布斯想开工厂生产手机，费劲力气，制作一条生产线，这个生产线上有很多的器件以及材料。一条生产线就是一个进程。
只有生产线是不够的，所以找五个工人来进行生产，这个工人能够利用这些材料最终一步步的将手机做出来，这五个工人就是五个线程，为了提高生产率，有两种办法：
- 一条生产线上多招些工人，一起来做手机，这样效率是成倍増长，即单进程多线程方式。
- 多条生产线，每个生产线上多个工人，即多进程多线程
结论：
- 线程是程序执行的最小单位，而进程是操作系统分配资源的最小单位；
- 一个进程由一个或多个线程组成，线程是一个进程中代码的不同执行路线；
- 进程之间相互独立，但同一进程下的各个线程之间共享程序的内存空间(包括代码段、数据集、堆等)及一些进程级的资源(如打开文件和信号)，某进程内的线程在其它进程不可见；
- 调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。
1.1.3 并发和并行的区别
并发是指在一段时间内同时做多个事情。当有多个线程在运行时,如果只有一个CPU,这种情况下计算机操作系统会采用并发技术实现并发运行，具体做法是采用“ 时间片轮询算法”，在一个时间段的线程代码运行时，其它线程处于就绪状。这种方式我们称之为并发。(Concurrent)。
并行指的是在同一时刻，有多个指令在多个CPU上同时执行。
结论：
- 串行(serial)：一个CPU上，按顺序完成多个任务。
- 并行(parallelism)：指的是任务数小于等于cpu核数，即任务真的是一起执行的。处理这些任务的CPU不止有一个，而是多个CPU处理不同的任务。
- 并发(concurrency)：一个CPU采用时间片管理方式，交替的处理多个任务。一般是是任务数多于cpu核数，通过操作系统的各种任务调度算法，实现用多个任务“一起”执行（实际上总有一些任务不在执行，因为切换任务的速度相当快，看上去一起执行而已）
1.1.4 线程的执行特点
方法的执行特点
Java程序中方法是串行执行的。
线程的执行特点
1.1.5 主线程与子线程
主线程
虚拟机程序实际上就是一个进程，当Java程序启动时，一个线程会立刻运行，该线程通常叫做程序的主线程（main thread），即main方法对应的线程，它是程序开始时就执行的。
Java应用程序会有一个main方法，是作为某个类的方法出现的。当程序启动时，该方法就会第一个自动的得到执行，并成为程序的主线程。也就是说，main方法是一个应用的入口，也代表了这个应用的主线程。JVM在执行main方法时,main方法会进入到栈内存,JVM会通过操作系统开辟一条main方法通向cpu的执行路径,cpu就可以通过这个路径来执行main方法,而这个路径有一个名字,叫main(主)线程。主线程的特点
它是产生其他子线程的线程。
它不一定是最后完成执行的线程，子线程可能在它结束之后还在运行。
主线程只有一个，除了主线程其他都是子线程。
子线程
在主线程中创建并启动的线程，一般称之为子线程。
二、线程的创建及生命周期
2.1 通过继承Thread类实现多线程
2.1.1 继承Thread类实现多线程的步骤：
1、在Java中负责实现线程功能的类是java.lang.Thread 类。
此种方式的缺点：如果我们的类已经继承了一个类（如小程序必须继承自 Applet 类），则无法再继承 Thread 类。因为Java不允许多继承。
2、可以通过创建 Thread的实例来创建新的线程。
3、每个线程都是通过某个特定的Thread对象所对应的方法run( )来完成其操作的，方法run( )称为线程体。4、通过调用Thread类的start()方法来启动一个线程。
线程的执行需要在实现Thread类中的run();方法，该方法实际上就是线程体，此外在启动线程时，不是调用run方法，而是调用Thread类中的start()方法类启动线程。
package cn.it.bz.Thread; public class TestThread extends Thread { //线程方法（线程体），当线程启动后该方法会立即执行。该方法不能直接调用，而是通过 // Thread类中的start();方法执行。 @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(this.getName() + ":" + i);//getName()方法是返回线程名称 } } //main方法就是线程中的主线程 public static void main(String[] args) { TestThread testThread1 = new TestThread(); //创建子线程对象1 testThread1.start(); //启动线程，此时主线程和子线程1都在执行 TestThread testThread2 = new TestThread(); //创建子线程对象2 testThread2.start(); //启动线程，此时主线程和子线程1、2都在执行 } }
2.2 通过Runnable接口实现多线程
在开发中，我们应用更多的是通过Runnable接口实现多线程。这种方式克服了继承Thread类的缺点，即在实现Runnable接口的同时还可以继承某个类。两种方式比较看，实现Runnable接口的方式要通用一些。
从源码角度看，Thread类也是实现了Runnable接口。Runnable接口的源码如下：
public class Thread implements Runnable{……}
package cn.it.bz.Thread; public class TestThread2 implements Runnable { //线程方法 @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { //Thread类是java.lang包下的类不需要导包 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i); } } //主线程 public static void main(String[] args) { //表示将任务交给线程处理。new TestThread2对象可以看作是线程要执行的任务。 Thread thread1 = new Thread(new TestThread2()); thread1.start(); //启动线程 Thread thread2 = new Thread(new TestThread2()); thread2.start(); } }
或者是使用Lambda表达式创建线程：
package cn.it.bz.Lambda; //Runnable接口中只有一个抽象方法run,也就是说Runnable是个函数接口。 public class Test3 { public static void main(String[] args) { System.out.println("主线程"+ Thread.currentThread().getName()+"启动！"); //Lambda表达式实现run 方法。 Runnable runnable = () -> { for (int i = 0; i < 10; i++ ) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", "+i); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { } } }; //线程包装 Thread thread = new Thread(runnable, "Lambda线程"); //线程启动 thread.start(); System.out.println("主线程"+ Thread.currentThread().getName()+"结束！"); } }
一个线程不能被启动两次。
2.3 线程的执行流程
线程被执行后先进入就绪态，等待被CPU执行。CPU通过时间片轮询的方式执行线程，当时间片用完后该线程又变为就绪态在就绪队列中等待CPU执行，而此时的CPU就处理其他线程。当线程出现故障时，无论该线程的时间片是否结束，cpu都会将该线程变为阻塞态放在阻塞队列中，阻塞结束的时候变为就绪态回到就绪队列中。当线程执行完毕之后线程进入死亡状态。
需要注意的是：就绪态不能直接变为阻塞态，阻塞态不能直接变为运行态。
