多线程之并发基础(三)

线程是轻量级的进程，进程可以说是线程的容器。线程是程序执行的最小单位。使用多线程而不是使用多进程进行并发程序的设计，因为线程的切换和调度成本远远小于进程。

与文无关

本文知识点目录：

• 线程的状态
• 线程的常见操作
  • Daemon线程
  • 线程优先级
  • wait与notify

线程的状态

在Java程序中，线程有如下状态

• NEW(新建): 新的线程刚刚创建，还没有启动。

• Runnable(就绪)：线程已经调用了start方法，正在被JVM执行的时候，也有可能正在等待某个操作系统的资源。

• Blocked(阻塞)：有其它线程占着锁不释放，当前线程阻塞与锁

• Waiting(等待)：表示当前线程需要等待其它线程做出一些特定动作(通知或中断)，当调用以下方法时会进入此状态。
  Object.wait()没有时间参数
  Thread.join()没有超时参数
  LockSupport.park方法

• Timed Waiting(等待并计时)：指定时间waiting，一边等，一边计时，一般调用如下方法可以j进入此状态。
  Thread.sleep
  Object.wait（）带有参数
  Thread.join ()带有超时参数
  LockSupport.parkNanos
  LockSupport.parkUntil

• Terminated(终止) 线程完成了它的操作，也有可能错误的执行而终止。

线程状态图

线程状态图

线程操作

实现多线程

我们想要实现多线程常用的有两种方法

• 实现Runnable接口
• 继承自Thread线程

java只能单继承，因此如果是采用继承Thread的方法，那么在以后进行代码重构的时候可能会遇到问题，因为你无法继承别的类了。

如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话，则很容易的实现资源共享。

注意这是在多线程情况下， 每个人运行的结果可能都不一样。要想保住线程安全性，还需要额外的操作。

// 案例代码，继承线程变量无法共享
public class ThreadOrRunnable extends Thread {
    private int count=5;
    private String name;
    public ThreadOrRunnable(String name) {
        this.name=name;
    }

    @Override
    public void run() {
//        super.run();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(name +  "运行 count=" + count);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadOrRunnable threadOrRunnable = new ThreadOrRunnable("A");
        ThreadOrRunnable threadOrRunnableB = new ThreadOrRunnable("B");
        threadOrRunnable.start();
        threadOrRunnableB.start();
        
    }
}
//运行结果：
A运行 count=4
A运行 count=3
A运行 count=2
A运行 count=1
B运行 count=4
A运行 count=0
B运行 count=3
B运行 count=2
B运行 count=1
B运行 count=0

// 案例 继承自Runnable可以共享count变量
public class RunnableTest implements Runnable{
    private int count=15;
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运行: count=" + count);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        RunnableTest runnableTest = new RunnableTest();
        new Thread(runnableTest,"A").start();
        new Thread(runnableTest,"B").start();
    }
}

// 运行结果
B运行: count=13
A运行: count=13
B运行: count=12
A运行: count=11
B运行: count=10
A运行: count=9
A运行: count=7
A运行: count=6
B运行: count=8
B运行: count=5

Daemon线程

Daemon线程是一种支持型线程，在后台调度及支持性工作。它有两个点需要注意:

• 必须在程序调用start方法之前调用Thread.setDaemon(true)方法才能设置为daemon线程，如果start()之后设置，会报IllegalThreadStateException异常
• 在所有前台线程执行完毕的时候，daemon线程会自动销毁。

Thread thread = new Thread();
thread.setDaemon(true);
thread.start();

线程优先级

Java中的线程可以有自己的优先级，优先级高的线程在竞争资源时更可能抢占资源，但是这只是一个概览问题，并不是谁的优先级高，谁就一定先执行。

Thread thread = new Thread();
 // MIN_PRIORITY = 1;
 // NORM_PRIORITY = 5;
 // MAX_PRIORITY = 10;
thread.setPriority(int newPriority) 
thread.start();

wait与notify

wait和notify方法不是在Thread类中的，而是在Object类中，意味着任何对象都可以调用这两个方法。

当一个线程A调用了obj.wait()方法，那么线程A就会停止继续执行，而是转为waiting状态。一直都其它线程调用obj.notify()方法为止。

notify与notifyAll

注意:

• notify方法是从等待队列中的线程随机选择一个，我们无法保证它唤醒的是那一个。notifyAll()方法会唤醒所有等待的线程。
• object.wait()方法必须包含在synchronized语句中，wait或notify都需要首先获得目标对象的监视器。

Object.wait和Thread.sleep方法都可以让线程等待若干时间，它们哟徐诶区别。

• wait可以被唤醒，sleep不可以
• wait会释放目标对象的锁，而sleep不释放任何锁。

public class WaitNotify {
    static volatile boolean flag = true;
    static Object lock = new Object();

    static class Wait implements Runnable{

        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock){
                while (flag){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() +  " 时间： " + System.currentTimeMillis());
                    try {
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                //条件满足的时候完成了工作
                System.out.println("flag=" + flag + "任务完成");
            }
        }
    }

    static class Notify implements Runnable{

        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 持有锁");
                lock.notifyAll();
                flag = false;
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            synchronized (lock){
                System.out.println("再次持有锁");
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }


    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread waitThread = new Thread(new Wait(),"waitThread");
        waitThread.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        Thread notifyThread = new Thread(new Notify(),"notifyThread");
        notifyThread.start();
    }
}

//运行结果，调用notify之后，wait状态会变为blocked状态，然后再进入Runnable状态。

运行结果

Wait与notify可以提炼出等待/通知的经典范式，氛围两部分：
等待方规则：

1. 获取对象的锁
2. 如果条件不满足，那么调用wait方法，被通知后仍要检查条件
3. 条件满足则执行相应的逻辑

通知方规则：

1. 获得对象的锁
2. 改变条件
3. 通知等待对象上的线程。

问题

关于Object.wait与notify，最后再留下来一个问题：
为什么wait与notify方法要在Object类中调用而不是在Thread中？

最后

这次提到了一些Thread的基本概念，线程的状态切换，线程的两个属性，最后提了一下wait与notify方法。下次讲一下线程的常见用法。

参考

• Lifecycle and States of a Thread in Java
• 《Java并发编程的艺术》
• 《Java高并发程序设计》