多线程基础

前言

最近在准备面试，所以重新复习下多线程基础方面的知识，后续还会跟进JUC包下常用的类等。多线程基础方面知识也好久没看了，这边学习了廖雪峰老师的课,在这做下笔记，下文大多都是引用廖雪峰老师的笔记，记录一些平时比较模糊的地方。

多线程基础

特别注意：直接调用Thread实例的run()方法是无效的。
可以对线程设置优先级Thread.setPriority(int n) //1~10, 默认值5。优先级高的线程被操作系统调度的优先级较高，操作系统对高优先级线程可能调度更频繁，但我们绝不能通过设置优先级来确保高优先级的线程一定会先执行。

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线程状态

在Java程序中，一个线程对象只能调用一次start()方法来启动新线程，并在新线程中执行run()方法。一旦run()方法执行完毕，线程就结束了。因此Java线程的状态有下面几种

1. New：新创建的线程，尚未执行。
2. Runnable：运行中的线程，正在执行run()方法的Java代码。
3. Block：运行中的线程，因为某些操作被阻塞而挂起。
4. Waiting：运行中的线程，因为某些操作在等待中。
5. Timed Waiting：运行中的线程，因为执行sleep()方法正在计时等待。
6. Terminated：线程已终止，因为run()

当线程启动后，他可以在Runnable、Block、Waiting和Timed Waiting这几个状态之间切换，直到最后变成Terminated状态线程终止。

线程终止的原因有：

1. 线程正常终止：run()方法执行到return语句返回；
2. 线程以外终止：run()方法因为未捕获的异常导致线程终止；
3. 对某个线程的Thread实例调用stop()方法强制终止（强烈不推荐使用）。

一个线程还可以等待另一个线程知道运行结束。例如main线程在启动a线程后，可以通过a.join()等待a线程结束后再继续运行。

如果a线程已经结束，对实例a调用a.join()会立刻返回。此外，join(long)的重载方法也可以指定一个等待时间，超过等待时间后就不再继续等待。

public class JoinTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread a = new Thread(() -> {
            System.out.println("thead-a");
        });
        System.out.println("start");
        a.start();
        a.join();
        System.out.println("end");
    }
}

start
hello
end

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线程中断

中断一个线程非常简单，只需要在其他线程中对目标线程调用interrupt()方法，目标线程需要反复检测自身状态是否是interrupted状态，如果是，就立刻结束运行。

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new MyThread();
        t.start();
        Thread.sleep(1); // 暂停1毫秒
        t.interrupt(); // 中断t线程
        t.join(); // 等待t线程结束
        System.out.println("end");
    }
}

class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        int n = 0;
        while (!isInterrupted()) {
            n ++;
            System.out.println(n + " hello!");
        }
    }
}

1 hello!
end

上述代码中，main线程通过调用t.interrupt()方法中断t线程，但是要注意，interrupt()方法仅仅向t线程发出了“中断请求”，至于t线程是否能立刻响应，要看具体代码。而t线程的while循环会检测isInterrupted()，所以上述代码能正确响应interrupt()请求，使得自身立刻结束运行run()方法。

public class Main {
    public static void main(String[] args)  throws InterruptedException {
        HelloThread t = new HelloThread();
        t.start();
        Thread.sleep(1);
        t.running = false; // 标志位置为false
    }
}

class HelloThread extends Thread {
    public volatile boolean running = true;
    public void run() {
        int n = 0;
        while (running) {
            n ++;
            System.out.println(n + " hello!");
        }
        System.out.println("end!");
    }
}

1 hello!
2 hello!
3 hello!
end!

中断线程的第二种方法就是，通过标记位来进行中断。
注意到HelloThread的标志位boolean running是一个线程间共享的变量。线程间共享变量需要使用volatile关键字标记，确保每个线程都能读取到更新后的变量值。

为什么要对线程间共享的变量用关键字volatile声明？这涉及到Java的内存模型。在Java虚拟机中，变量的值保存在主内存中，但是，当线程访问变量时，它会先获取一个副本，并保存在自己的工作内存中。如果线程修改了变量的值，虚拟机会在某个时刻把修改后的值回写到主内存，但是，这个时间是不确定的！

volatile关键字的主要就是通知JVM：

1. 每次访问变量时，总是获取主内存的最新值。
2. 每次修改变量后，立刻回写到主内存中。

volatile关键字解决的是可见性问题：当一个线程修改了某个共享变量的值，其他线程能够立刻看到修改后的值。

如果我们去掉volatile关键字，运行上述程序，发现效果和带volatile差不多，这是因为在x86的架构下，JVM回写主内存的速度非常快，但是，换成ARM的架构，就会有显著的延迟。

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守护线程

Java程序入口是main线程，main线程又能启动其他线程，只有当所有线程都运行结束的时候，JVM才会退出，如果一个线程没有退出，JVM进程就不会退出，所以，必须保证所有线程都能及时结束。

当一个死循环的线程被创建，说名这个线程不能被结束。那JVM进程就无法结束，但谁负责结束这个线程呢。
我们可以将这个线程设置为守护线程，因为所有非守护线程执行完毕之后，无论有没有守护线程，虚拟机都会自动退出。

Thread a = new TestThread();
a.setDaemon(true);
a.start();

我们可以在线程start()前设置setDaemon(true)可以将该线程标志为守护线程。

特别注意：守护线程不能持有需要关闭的资源，因为JVM退出时，守护线程没有任何机会来关闭资源，很有可能导致数据丢失。

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