20190119——Java从入门到精通 第十八章 多线程

如果一次只完成一件事情，就会很容易实现，但现实生活中很多事情都是同时进行的，所以在java中为了模拟这种状态，引入了线程机制，简单的说，当程序同时完成多件事情，就是所谓的多线程程序，多线程应用相当广泛，使用多线程可以创建窗口程序，网络程序等。

线程简介
世间万物都可以同时完成很多工作，例如，人体可以同时进行呼吸、血液循环、思考问题等活动。用户既可以使用计算机听歌，也可以使用它打印文件，而这些活动完全可以同时进行，这种思想放在Java中被称为并发，而将并发万恒的每一件事情称为线程。
在java中，并发机制非常重要，但并不是所有的程序语言都支持线程，在以往的程序中，多以一个任务完成后在进行下一个项目的模式进行开发，这样下一个任务的开始都必须等待前一个任务的结束。Java语言提供了并发机制，程序员可以在程序中执行多个线程，每一个线程每完成一个功能，并与其他线程并发执行，这种机制被称为多线程。
既然多线程这样复杂，那么它在操作系统中的是怎么样工作的呢？其实Java中的多线程在每个操作系统中的运行方式也存在差异，再次着重说明多线程在Windows操作系统的运行模式，Windows操作系统是多任务操作系统，它以进程为单位，一个进程是一个包含自身地址的程序，每个独立执行的程序都成为进程，也就是正在执行程序。系统可以分配给每个进程一段有限的使用CPU事件，CPU在这段时间中执行某个进程，然后下一个时间片又跳至另一进程中去执行，由于CPU转换较快，所以使得每个进程好像是同时执行一样。
一个线程只是进程中的执行流程，一个进程可以包括多个线程，每个线程也可以得到一小段程序的执行时间，这样一个进程就可以具有多个并发执行的线程。在单线程种，程序代码按调用顺序依次往下执行，如果需要一个进程同时完成多段代码的操作，就需要产生多线程。

实现线程的两种方式
在java中主要提供两种方式实现线程，分别继承java.lang.Thread类与实现java.lang.Runnable接口，

继承Thread类
Thread类是java.lang包中一个类，从这个类中实例化的对象代表线程，程序员启动一个新线程需要建立Thread实例，Thread类中常用的两个构造方法

public Thread(String thread)
public Thread()

其中第一个构造方法是创一个名称为threadName的线程对象
继承Thread类创建一个新的线程源如下：

public class ThreadTest extends Thread{

}

完成线程真正功能的代码昂在类的run（）方法中，当一个类继承Thread类后，就可以在该类中覆盖run（）方法，将实现该线程功能的代码写入run（）方法中，然后同时调用THread（）类中的start（）方法执行线程，也就是调用run()方法
THread对象需要一个任务来执行，任务是指线程在启动时执行的工作，该工作的功能代码被写在run()方法中，run()方法必须使用一下语法格式:

public void run(){
}

如果start()方法调用一个已经启动的线程，系统即将抛出异常

当执行一个线程程序时，就自动产生一个线程，主方法正是在这个线程上运行的，当不再启动其他线程，该程序就为单线程程序，主方法线程启动由java虚拟机负责，程序员负责启动自己的线程

public staitc void main(String[] args){
 new ThreadTest().start();
}

package chapter18;

public class ThreadTest extends  Thread {
    private int count =10;
    public void run(){
        while(true){
            System.out.println(count+"");
            if(--count ==0){
                return;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadTest tx =new ThreadTest();
        tx.start();
    }
}

继承了Thread类，然后在类中覆盖了run()方法，通常在run（）方法中使用无线循环的形式，使得线程一直运行下去，所以要指定一个跳出循环的条件
在main方法中，使线程执行需要调用Thread类中的start()方法，start（)方法调用覆盖的run()方法，如果不调用start()方法，线程永远都不会启动，在主方法没有调用start()方法之前，Thread对象只是一个实例，而不是一个真正的线程。

实现Runnable接口
到目前为止，线程都是通过扩展Thread类来创建的，如果程序员需要继承其他类(非Thread)，而且还要使当前类实现多线程，那么可以通过Runnable接口来实现，例如，一个扩展的Jfram类的gui程序不可能再继承Thread类，因为JAVA语言中不支持多继承，这时该类就需要实现Runnable接口使得具有使用线程的功能

public class Thread extends Object implements Runable

实质上Thread类实现Runnable接口，其中的run()方法正式对Runnable接口中的run()方法的具体实现。

实现Runnable接口的程序会创建一个Thread对象，并将Runnable对象与Thread对象相关联。Thread类中有一下两个构造方法

public  Thread(Runnable r)
public Thread(Runnalbe r,String name)

这两个构造方法的参数都存在Runnable实例，使用以上构造方法就可以将Runnable实例与Thread实例相关联。

使用Runnable接口启动新的线程的步骤如下：
1）建立Runnable对象
2）使用参数为Runnable对象的构造方法创建Thread实例
3）调用start()方法启动线程

通过Runnable接口创建线程时，程序员首先要编写一个实现Runnable接口的类，然后实例化该类的对象，这样就建立了Runnable对象，接下来用相应的构造方法创建Thread实例，最后使用该实例调用Thread类中的Start()方法启动线程。

启动一个新的线程，不是直接调用Thread子类对象的run()方法，而是调用Thread子类的start（）方法，Thread类的start()方法产生了一个新的线程，该线程运行Thread子类的run()方法

线程的生命周期
线程具有生命周期，其中包含了7中状态，分别为出生状态、就绪状态、运行状态、等待状态、休眠状态、阻塞状态和死亡状态，出生状态就是线程被创建时处于的状态，在用户使用该线程实例调用start()方法之前线程都处于出生状态;当用户调用start()方法后，线程就处于就绪状态，当线程得到系统资源后就进入运行装填

一旦线程进入可执行状态，它就会在就绪与运行状态下转换，同时也有可能进入等待、休眠、阻塞或者死亡状态，当处于运行装下的线程调用Thread类中的wait（）方法时，该线程便进入等待章台，进入等待状态的线程必须调用Thead类中的nofity()方法才能被唤醒，而notifyAll（)方法是将所有处于等待状态下的线程唤醒，当咸亨调用Thread类中sleep方法事，则会进入休眠状态。如果一个线程咋运行状态下发出输入/输出请求，该线程将进入阻塞状态，将其等待输入/输出结束时线程进入就绪状态，对于阻塞的线程来说，即使系统资源空闲，线程依然不能回到运行状态。当线程的run()方法执行完毕时，线程进入死亡状态。

虽然多线程看起来像是同时执行，但事实上在同一时间点上只有一个线程被执行，只是线程之间切换比较快，所以才会使人产生线程的同时进行的假想。在Windows操作系统中，系统会为每个线程分配一小段cpu时间片，一旦cpu时间片结束就会将当前线程为下一个线程，即使该线程没有结束

线程处于就绪状态有一下几种方法：
调用sleep方法
调用wait方法
等待输入.输出完成

操作线程的方法
一种能控制线程行为的方法是调用sleep（）方法，sleep方法需要一个参数用于指定该线程休眠的时间。该时间以毫秒为单位，

try{
 Thread.sleep(2000)；
 }catch（InterruptedException e ）{
 e.printStackTrace()
 }

上述代码会使线程在2S之内不会进入就绪状态，由于sleep方法的执行有可能抛出异常，所以将sleep方法的调用放在try/catch块中。虽然使用了sleep方法的线程在一段时间内会醒来，但是不能保证它醒来之后进入运行状态，只能保证她进入就绪状态

线程的加入
如果当前某程序为多线程程序，加入存在一个线程A，现在需要插入线程B ，并要求线程B限制性完毕，然后再继续执行线程A，此时可以使用Thread类的中join方法来完成，这就好比此时读者正在看电视，突然有人上门收水费，读者必须付完水费后才能继续看电视

当某个线程使用join()方法加入到另外一个线程时，另一个线程会等待该线程执行完毕后再继续执行。

线程的优先级
每个线程都具有各自的优先级，线程的优先级可以表明在程序中该线程的重要性，如果有很多线程处于就绪状态，系统会根据优先级来决定首先使用哪个线程进入运行状态。但这并不意味低优先级的线程得不到运行，而只是他的运行几率比较小，如垃圾回收线程的优先级就比较低。
Thread类中包含的成员比阿娘代表了线程的某些优先级，在默认情况下

在多任务操作系统中，每个编程都会得到一小段CPU时间片运行，在时间结束时，在轮换另一个线程进入运行状态，这是系统会在选择与当前线程优先级相同的线程欲与运行，系统时钟选择就绪状态下优先级比较高的线程进入运行状态。处于各个优先级状态下的线程运行顺序如下：