單線程、多線程、多任務、多進程　　

要認識多線程就要從操作系統的原理說起。

　　以前古老的DOS操作系統(V 6.22)是單任務的，還沒有線程的概念，系統在每次只能做一件事情。比如你在copy東西的時候不能rename文件名。為了提高系統的利用效率，采用批處理來批量執行任務。

　　現在的操作系統都是多任務操作系統，每個運行的任務就是操作系統所做的一件事情，比如你在聽歌的同時還在用MSN和好友聊天。聽歌和聊天就是兩個任務，這個兩個任務是“同時”進行的。一個任務一般對應一個進程，也可能包含好幾個進程。比如運行的MSN就對應一個MSN的進程，如果你用的是windows系統，你就可以在任務管理器中看到操作系統正在運行的進程信息。

　　一般來說，當運行一個應用程序的時候，就啟動了一個進程，當然有些會啟動多個進程。啟動進程的時候，操作系統會為進程分配資源，其中最主要的資源是內存空間，因為程序是在內存中運行的。在進程中，有些程序流程塊是可以亂序執行的，并且這個代碼塊可以同時被多次執行。實際上，這樣的代碼塊就是線程體。線程是進程中亂序執行的代碼流程。當多個線程同時運行的時候，這樣的執行模式成為并發執行。

　　多線程的目的是為了最大限度的利用CPU資源。

　　Java編寫程序都運行在在Java虛擬機(JVM)中，在JVM的內部，程序的多任務是通過線程來實現的。每用java命令啟動一個java應用程序，就會啟動一個JVM進程。在同一個JVM進程中，有且只有一個進程，就是它自己。在這個JVM環境中，所有程序代碼的運行都是以線程來運行。

　　一般常見的Java應用程序都是單線程的。比如，用java命令運行一個最簡單的HelloWorld的Java應用程序時，就啟動了一個JVM進程，JVM找到程序程序的入口點main()，然后運行main()方法，這樣就產生了一個線程，這個線程稱之為主線程。當main方法結束后，主線程運行完成。JVM進程也隨即退出。

　　對于一個進程中的多個線程來說，多個線程共享進程的內存塊，當有新的線程產生的時候，操作系統不分配新的內存，而是讓新線程共享原有的進程塊的內存。因此，線程間的通信很容易，速度也很快。不同的進程因為處于不同的內存塊，因此進程之間的通信相對困難。

　　實際上，操作的系統的多進程實現了多任務并發執行，程序的多線程實現了進程的并發執行。多任務、多進程、多線程的前提都是要求操作系統提供多任務、多進程、多線程的支持。

　　在Java程序中，JVM負責線程的調度。線程調度是值按照特定的機制為多個線程分配CPU的使用權。

　　調度的模式有兩種：分時調度和搶占式調度。分時調度是所有線程輪流獲得CPU使用權，并平均分配每個線程占用CPU的時間;搶占式調度是根據線程的優先級別來獲取CPU的使用權。JVM的線程調度模式采用了搶占式模式。

　　所謂的“并發執行”、“同時”其實都不是真正意義上的“同時”。眾所周知，CPU都有個時鐘頻率，表示每秒中能執行cpu指令的次數。在每個時鐘周期內，CPU實際上只能去執行一條(也有可能多條)指令。操作系統將進程線程進行管理，輪流(沒有固定的順序)分配每個進程很短的一段是時間(不一定是均分)，然后在每個線程內部，程序代碼自己處理該進程內部線程的時間分配，多個線程之間相互的切換去執行，這個切換時間也是非常短的。因此多任務、多進程、多線程都是操作系統給人的一種宏觀感受，從微觀角度看，程序的運行是異步執行的。

　　用一句話做總結：雖然操作系統是多線程的，但CPU每一時刻只能做一件事，和人的大腦是一樣的，呵呵。

Java語言的多線程需要操作系統的支持。

　　Java 虛擬機允許應用程序并發地運行多個執行線程。Java語言提供了多線程編程的擴展點，并給出了功能強大的線程控制API。

　　在Java中，多線程的實現有兩種方式：

　　擴展java.lang.Thread類

　　實現java.lang.Runnable接口

　　每個線程都有一個優先級，高優先級線程的執行優先于低優先級線程。每個線程都可以或不可以標記為一個守護程序。當某個線程中運行的代碼創建一個新 Thread 對象時，該新線程的初始優先級被設定為創建線程的優先級，并且當且僅當創建線程是守護線程時，新線程才是守護程序。

　　當 Java 虛擬機啟動時，通常都會有單個非守護線程(它通常會調用某個指定類的 main 方法)。Java 虛擬機會繼續執行線程，直到下列任一情況出現時為止：

　　調用了 Runtime 類的 exit 方法，并且安全管理器允許退出操作發生。

　　非守護線程的所有線程都已停止運行，無論是通過從對 run 方法的調用中返回，還是通過拋出一個傳播到 run 方法之外的異常。

擴展java.lang.Thread類

　　運行結果：

　　main 線程運行開始!

　　main 線程運行結束!

　　A 線程運行開始!

　　0 A

　　1 A

　　B 線程運行開始!

　　2 A

　　0 B

　　3 A

　　4 A

　　1 B

　　5 A

　　6 A

　　7 A

　　8 A

　　9 A

　　A 線程運行結束!

　　2 B

　　3 B

　　4 B

　　5 B

　　6 B

　　7 B

　　8 B

　　9 B

　　B 線程運行結束!

　　說明：

　　程序啟動運行main時候，java虛擬機啟動一個進程，主線程main在main()調用時候被創建。隨著調用MitiSay的兩個對象的start方法，另外兩個線程也啟動了，這樣，整個應用就在多線程下運行。

　　在一個方法中調用Thread.currentThread().getName()方法，可以獲取當前線程的名字。在mian方法中調用該方法，獲取的是主線程的名字。

　　注意：start()方法的調用后并不是立即執行多線程代碼，而是使得該線程變為可運行態(Runnable)，什么時候運行是由操作系統決定的。

　　從程序運行的結果可以發現，多線程程序是亂序執行。因此，只有亂序執行的代碼才有必要設計為多線程。

　　Thread.sleep()方法調用目的是不讓當前線程獨自霸占該進程所獲取的CPU資源，以留出一定時間給其他線程執行的機會。

　　實際上所有的多線程代碼執行順序都是不確定的，每次執行的結果都是隨機的。

1 　public class TestMitiThread {
2
3 　　public static void main(String[] rags) {
4
5 　　System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 線程運行開始!");
6
7 　　new MitiSay("A").start();
8
9 　　new MitiSay("B").start();
10
11 　　System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 線程運行結束!");
12
13 　　}
14
15 　　}
16
17 　　class MitiSay extends Thread {
18
19 　　public MitiSay(String threadName) {
20
21 　　super(threadName);
22
23 　　}
24
25 　　public void run() {
26
27 　　System.out.println(getName() + " 線程運行開始!");
28
29 　　for (int i = 0; i < 10; i++) {
30
31 　　System.out.println(i + " " + getName());
32
33 　　try {
34
35 　　sleep((int) Math.random() * 10);
36
37 　　} catch (InterruptedException e) {
38
39 　　e.printStackTrace();
40
41 　　}
42
43 　　}
44
45 　　System.out.println(getName() + " 線程運行結束!");
46
47 　　}
48
49 　　}

實現java.lang.Runnable接口

　　運行結果：

　　main 線程運行開始!

　　Thread-0 線程運行開始!

　　main 線程運行結束!

　　0 Thread-0

　　Thread-1 線程運行開始!

　　0 Thread-1

　　1 Thread-1

　　1 Thread-0

　　2 Thread-0

　　2 Thread-1

　　3 Thread-0

　　3 Thread-1

　　4 Thread-0

　　4 Thread-1

　　5 Thread-0

　　6 Thread-0

　　5 Thread-1

　　7 Thread-0

　　8 Thread-0

　　6 Thread-1

　　9 Thread-0

　　7 Thread-1

　　Thread-0 線程運行結束!

　　8 Thread-1

　　9 Thread-1

　　Thread-1 線程運行結束!

　　說明：

　　TestMitiThread1類通過實現Runnable接口，使得該類有了多線程類的特征。run()方法是多線程程序的一個約定。所有的多線程代碼都在run方法里面。Thread類實際上也是實現了Runnable接口的類。

　　在啟動的多線程的時候，需要先通過Thread類的構造方法Thread(Runnable target) 構造出對象，然后調用Thread對象的start()方法來運行多線程代碼。

　　實際上所有的多線程代碼都是通過運行Thread的start()方法來運行的。因此，不管是擴展Thread類還是實現Runnable接口來實現多線程，最終還是通過Thread的對象的API來控制線程的，熟悉Thread類的API是進行多線程編程的基礎。

1 public class TestMitiThread1 implements Runnable {
2
3 public static void main(String[] args) {
4 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 線程運行開始!");
5 TestMitiThread1 test = new TestMitiThread1();
6 Thread thread1 = new Thread(test);
7 Thread thread2 = new Thread(test);
8 thread1.start();
9 thread2.start();
10 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 線程運行結束!");
11 }
12
13 public void run() {
14 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 線程運行開始!");
15 for (int i = 0; i < 10; i++) {
16 System.out.println(i + " " + Thread.currentThread().getName());
17 try {
18 Thread.sleep((int) Math.random() * 10);
19 } catch (InterruptedException e) {
20 e.printStackTrace();
21 }
22 }
23 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 線程運行結束!");
24 }
25 }

static int MAX_PRIORITY

　　線程可以具有的最高優先級。

　　static int MIN_PRIORITY

　　線程可以具有的最低優先級。

　　static int NORM_PRIORITY

　　分配給線程的默認優先級。

　　構造方法摘要

　　Thread(Runnable target)

　　分配新的 Thread 對象。

　　Thread(String name)

　　分配新的 Thread 對象。

　　方法摘要

　　static Thread currentThread()

　　返回對當前正在執行的線程對象的引用。

　　ClassLoader getContextClassLoader()

　　返回該線程的上下文 ClassLoader。

　　long getId()

　　返回該線程的標識符。

　　String getName()

　　返回該線程的名稱。

　　int getPriority()

　　返回線程的優先級。

　　Thread.State getState()

　　返回該線程的狀態。

　　ThreadGroup getThreadGroup()

　　返回該線程所屬的線程組。

　　static boolean holdsLock(Object obj)

　　當且僅當當前線程在指定的對象上保持監視器鎖時，才返回 true。

　　void interrupt()

　　中斷線程。

　　static boolean interrupted()

　　測試當前線程是否已經中斷。

　　boolean isAlive()

　　測試線程是否處于活動狀態。

　　boolean isDaemon()

　　測試該線程是否為守護線程。

　　boolean isInterrupted()

　　測試線程是否已經中斷。

　　void join()

　　等待該線程終止。

　　void join(long millis)

　　等待該線程終止的時間最長為 millis 毫秒。

　　void join(long millis, int nanos)

　　等待該線程終止的時間最長為 millis 毫秒 + nanos 納秒。

　　void resume()

　　已過時。 該方法只與 suspend() 一起使用，但 suspend() 已經遭到反對，因為它具有死鎖傾向。有關更多信息，請參閱為何 Thread.stop、Thread.suspend 和 Thread.resume 遭到反對?。

　　void run()

　　如果該線程是使用獨立的 Runnable 運行對象構造的，則調用該 Runnable 對象的 run 方法;否則，該方法不執行任何操作并返回。

　　void setContextClassLoader(ClassLoader cl)

　　設置該線程的上下文 ClassLoader。

　　void setDaemon(boolean on)

　　將該線程標記為守護線程或用戶線程。

　　static void setDefaultUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler eh)

　　設置當線程由于未捕獲到異常而突然終止，并且沒有為該線程定義其他處理程序時所調用的默認處理程序。

　　void setName(String name)

　　改變線程名稱，使之與參數 name 相同。

　　void setPriority(int newPriority)

　　更改線程的優先級。

　　void setUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler eh)

　　設置該線程由于未捕獲到異常而突然終止時調用的處理程序。

　　static void sleep(long millis)

　　在指定的毫秒數內讓當前正在執行的線程休眠(暫停執行)。

　　static void sleep(long millis, int nanos)

　　在指定的毫秒數加指定的納秒數內讓當前正在執行的線程休眠(暫停執行)。

　　void start()

　　使該線程開始執行;Java 虛擬機調用該線程的 run 方法。

　　void stop()

　　已過時。 該方法具有固有的不安全性。用 Thread.stop 來終止線程將釋放它已經鎖定的所有監視器(作為沿堆棧向上傳播的未檢查 ThreadDeath 異常的一個自然后果)。如果以前受這些監視器保護的任何對象都處于一種不一致的狀態，則損壞的對象將對其他線程可見，這有可能導致任意的行為。stop 的許多使用都應由只修改某些變量以指示目標線程應該停止運行的代碼來取代。目標線程應定期檢查該變量，并且如果該變量指示它要停止運行，則從其運行方法依次返回。如果目標線程等待很長時間(例如基于一個條件變量)，則應使用 interrupt 方法來中斷該等待。有關更多信息，請參閱《為何不贊成使用 Thread.stop、Thread.suspend 和 Thread.resume?》。

　　void stop(Throwable obj)

　　已過時。 該方法具有固有的不安全性。請參閱 stop() 以獲得詳細信息。該方法的附加危險是它可用于生成目標線程未準備處理的異常(包括若沒有該方法該線程不太可能拋出的已檢查的異常)。有關更多信息，請參閱為何 Thread.stop、Thread.suspend 和 Thread.resume 遭到反對?。

　　void suspend()

　　已過時。該方法已經遭到反對，因為它具有固有的死鎖傾向。如果目標線程掛起時在保護關鍵系統資源的監視器上保持有鎖，則在目標線程重新開始以前任何線程都不能訪問該資源。如果重新開始目標線程的線程想在調用 resume 之前鎖定該監視器，則會發生死鎖。這類死鎖通常會證明自己是“凍結”的進程。有關更多信息，請參閱為何 Thread.stop、Thread.suspend 和 Thread.resume 遭到反對?。

　　String toString()

　　返回該線程的字符串表示形式，包括線程名稱、優先級和線程組。

　　static void yield()

　　暫停當前正在執行的線程對象，并執行其他線程。

線程在一定條件下，狀態會發生變化。線程變化的狀態轉換圖如下：

　　1、新建狀態(New)：新創建了一個線程對象。

　　2、就緒狀態(Runnable)：線程對象創建后，其他線程調用了該對象的start()方法。該狀態的線程位于可運行線程池中，變得可運行，等待獲取CPU的使用權。

　　3、運行狀態(Running)：就緒狀態的線程獲取了CPU，執行程序代碼。

　　4、阻塞狀態(Blocked)：阻塞狀態是線程因為某種原因放棄CPU使用權，暫時停止運行。直到線程進入就緒狀態，才有機會轉到運行狀態。阻塞的情況分三種：

　　(一)、等待阻塞：運行的線程執行wait()方法，JVM會把該線程放入等待池中。

　　(二)、同步阻塞：運行的線程在獲取對象的同步鎖時，若該同步鎖被別的線程占用，則JVM會把該線程放入鎖池中。

　　(三)、其他阻塞：運行的線程執行sleep()或join()方法，或者發出了I/O請求時，JVM會把該線程置為阻塞狀態。當sleep()狀態超時、join()等待線程終止或者超時、或者I/O處理完畢時，線程重新轉入就緒狀態。

　　5、死亡狀態(Dead)：線程執行完了或者因異常退出了run()方法，該線程結束生命周期。

調整線程優先級：Java線程有優先級，優先級高的線程會獲得較多的運行機會。

　　Java線程的優先級用整數表示，取值范圍是1~10，Thread類有以下三個靜態常量：

　　static int MAX_PRIORITY

　　線程可以具有的最高優先級，取值為10。

　　static int MIN_PRIORITY

　　線程可以具有的最低優先級，取值為1。

　　static int NORM_PRIORITY

　　分配給線程的默認優先級，取值為5。

　　Thread類的setPriority()和getPriority()方法分別用來設置和獲取線程的優先級。

　　每個線程都有默認的優先級。主線程的默認優先級為Thread.NORM_PRIORITY。

　　線程的優先級有繼承關系，比如A線程中創建了B線程，那么B將和A具有相同的優先級。

　　JVM提供了10個線程優先級，但與常見的操作系統都不能很好的映射。如果希望程序能移植到各個操作系統中，應該僅僅使用Thread類有以下三個靜態常量作為優先級，這樣能保證同樣的優先級采用了同樣的調度方式。

　　2、線程睡眠：Thread.sleep(long millis)方法，使線程轉到阻塞狀態。millis參數設定睡眠的時間，以毫秒為單位。當睡眠結束后，就轉為就緒(Runnable)狀態。sleep()平臺移植性好。

　　3、線程等待：Object類中的wait()方法，導致當前的線程等待，直到其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 喚醒方法。這個兩個喚醒方法也是Object類中的方法，行為等價于調用 wait(0) 一樣。

　　4、線程讓步：Thread.yield() 方法，暫停當前正在執行的線程對象，把執行機會讓給相同或者更高優先級的線程。

　　5、線程加入：join()方法，等待其他線程終止。在當前線程中調用另一個線程的join()方法，則當前線程轉入阻塞狀態，直到另一個進程運行結束，當前線程再由阻塞轉為就緒狀態。

　　6、線程喚醒：Object類中的notify()方法，喚醒在此對象監視器上等待的單個線程。如果所有線程都在此對象上等待，則會選擇喚醒其中一個線程。選擇是任意性的，并在對實現做出決定時發生。線程通過調用其中一個 wait 方法，在對象的監視器上等待。直到當前的線程放棄此對象上的鎖定，才能繼續執行被喚醒的線程。被喚醒的線程將以常規方式與在該對象上主動同步的其他所有線程進行競爭;例如，喚醒的線程在作為鎖定此對象的下一個線程方面沒有可靠的特權或劣勢。類似的方法還有一個notifyAll()，喚醒在此對象監視器上等待的所有線程。

　　注意：Thread中suspend()和resume()兩個方法在JDK1.5中已經廢除，不再介紹。因為有死鎖傾向。

　　7、常見線程名詞解釋

　　主線程：JVM調用程序mian()所產生的線程。

　　當前線程：這個是容易混淆的概念。一般指通過Thread.currentThread()來獲取的進程。

　　后臺線程：指為其他線程提供服務的線程，也稱為守護線程。JVM的垃圾回收線程就是一個后臺線程。

　　前臺線程：是指接受后臺線程服務的線程，其實前臺后臺線程是聯系在一起，就像傀儡和幕后操縱者一樣的關系。傀儡是前臺線程、幕后操縱者是后臺線程。由前臺線程創建的線程默認也是前臺線程。可以通過isDaemon()和setDaemon()方法來判斷和設置一個線程是否為后臺線程。

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轉載于:https://www.cnblogs.com/brother-up/archive/2012/05/04/brother_up.html

總結

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