多线程编程

1. 从线程到多线程

线程的定义：

线程：程序执行流的最小单元。它是进程内一个相对独立的、可调度的执行单元，是系统独立调度和分派CPU的基本单位。

线程从创建到消亡的过程：
这里写图片描述

多线程的定义：

多线程：从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术。在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作。

Java垃圾回收机制：

垃圾回收机制: 在Java中，垃圾回收机制就是通过一个线程在后台实现的，这样做的好处在于：开发者通常不需要为内存管理投入太多的精力。反映到我们现实生活中，在浏览网页时，浏览器能够同时下载多张图片；实验楼的服务器能够容纳多个用户同时进行在线实验，这些都是多线程带来的好处。
Java的垃圾回收机制是Java虚拟机提供的能力，用于在空闲时间以不定时的方式动态回收无任何引用的对象占据的内存空间。
需要注意的是：垃圾回收回收的是无任何引用的对象占据的内存空间而不是对象本身。
System.gc()
Runtime.getRuntime().gc()
上面的方法调用时用于显式通知JVM可以进行一次垃圾回收，但真正垃圾回收机制具体在什么时间点开始发生动作这同样是不可预料的，这和抢占式的线程在发生作用时的原理一样。

多线程编程的目的：

从专业的角度来看，多线程编程是为了最大限度地利用CPU资源——当处理某个线程不需要占用CPU而只需要利用IO资源时，允许其他的那些需要CPU资源的线程有机会利用CPU

多线程和线程之间的关系：

一个使用了多线程技术的程序，包含了两条或两条以上并发运行的线程（Thread）。

Java中的Thread类就是专门用来创建线程和操作线程的来。

2. 使用Thread类

根据我们前面所学，我们可以自定义一个类，然后继承Thread类来使其成为一个线程类。

那么我们要把线程要做的事情放在哪里呢？在Java中，run()方法为线程指明了它要完成的任务，你可以通过下面两种方式来为线程提供run方法：

继承Thread类并重写它的run()方法，然后用这个子类来创建对象并调用start()方法。
通过定义一个类，实现Runnable接口，实现run()方法。

启动线程的唯一的方法便是start()，而你需要把待完成的工作（功能代码）放入到run()方法中

接下来我们可以创建一个线程：

public class CreateThread {
    public static void main(String[] args)
    {
        Thread1 thread1 = new Thread1();
        
        Thread thread2 = new Thread(new Thread2());
        
        thread1.start();
        thread2.start();
    }

}

public class Thread1 extends Thread {
    public void run()
    {
        for(int i=0;i<100;i++)
        {
            System.out.println("Hello！ this is "+ i);
        }
    }
}

public class Thread2 implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        for(int i=0;i<100;i++)
        {
            System.out.println("Thanks. There is " + i);
        }
    }

}

运行结果如下：
这里写图片描述

可以看到两个交替出现，不同系统运行的最终结果可能不同，因为系统调度可能不同。

3. 查看线程运行状态

线程的状态共有6种，分别是：新建New、运行（可运行）Runnable、阻塞Blocked、计时等待Timed Waiting、等待Waiting和终止Terminate。

当你声明一个线程对象时，线程处于新建状态，系统不会为它分配资源，它只是一个空的线程对象。

调用start()方法时，线程就成为了可运行状态，至于是否是运行状态，则要看系统的调度了。

调用了sleep()方法、调用wait()方法和IO阻塞时，线程处于等待、计时等待或阻塞状态。

当run()方法执行结束后，线程也就终止了。

我们通过一个例子来加深对于这些状态的理解。请再上个项目的同一个包内新建ThreadState类，用于自定义线程的状态。

主要的代码如下：

public class ThreadState implements Runnable {

    public synchronized void waitForAMoment() throws InterruptedException {

        wait(500); 
        //使用wait()方法使当前线程等待500毫秒
        //或者等待其他线程调用notify()或notifyAll()方法来唤醒
    }

    public synchronized void waitForever() throws InterruptedException {

        wait(); 
        //不填入时间就意味着使当前线程永久等待，
        //只能等到其他线程调用notify()或notifyAll()方法才能唤醒
    }

    public synchronized void notifyNow() throws InterruptedException {

        notify(); 
        //使用notify()方法来唤醒那些因为调用了wait()方法而进入等待状态的线程
    }

    public void run() {

        //这里用异常处理是为了防止可能的中断异常
        //如果任何线程中断了当前线程，则抛出该异常

        try {
            waitForAMoment(); 
            // 在新线程中运行waitMoment()方法

            waitForever(); 
            // 在新线程中运行waitForever()方法

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadState state = new ThreadState();
        
        Thread thread = new Thread(state);
        System.out.println("Create new thread: " + thread.getState());
        
        thread.start();
        
        System.out.println("Start the thread: " + thread.getState());
        
        Thread.sleep(100);
        //通过调用sleep()方法使当前这个线程休眠100毫秒，从而使新的线程运行waitForAMoment()方法

        System.out.println("Waiting for a moment (time): " + thread.getState());
        //输出线程的状态

        Thread.sleep(1000); 
        //使当前这个线程休眠1000毫秒，从而使新的线程运行waitForever()方法

        System.out.println("Waiting for a moment: " + thread.getState());
        //输出线程的状态

        state.notifyNow(); 
        // 调用state的notifyNow()方法

        System.out.println("Wake up the thread: " + thread.getState());
        //输出线程的状态
        
        Thread.sleep(1000); 
        //使当前线程休眠1000毫秒，使新线程结束

        System.out.println("Terminate the thread: " + thread.getState());
        //输出线程的状态
    }

}

运行结果如下：

sleep()方法：

sleep()，在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行），此操作受到系统计时器和调度程序精度和准确性的影响。填入的参数为休眠的时间（单位：毫秒）。

同步方法：

当用synchronized关键字修饰一个方法时，该方法叫做同步方法。

4. 参考文档

Java SE官方API手册—java.lang.Runnable
Java SE官方API手册—java.lang.Thread