线程
一：概念辨析
1：线程与进程
进程：
1：程序由指令和数据组成，指令要执行，数据要读写，就需要将指令加载给cpu，把数据加载到内存，同时程序运行时还会使用磁盘，网络等资源。进程就是负责管理内存，加载指令，管理io的；
2：当一个程序运行时就会将程序的相关代码加载到内存中，这就开启了一个进程；
3：一个程序的实例就是进程，有的程序可以有多个实例进程，有的程序只能有一个实例进程；
线程：
1：一个进程内会有一个或多个线程
2：一个线程就是一个指令流，将指令一条条按照顺序加载给cpu执行；
3：在java中，线程是最小调度单位，进程是最小资源管理单位。在windows中进程是不活动的只是作为线程的容器；
线程和进程对比：
1：进程是相对独立的，线程存在于进程，是进程的一个子集；
2：进程有共享的资源，如共享的内存；
3：进程间的通信，分为同一个计算机和不同计算机：
同一个计算机进行通信较为简单，称为ipc；
不同计算机的进程进行通信需要借助于网络，并且遵守相同的协议如http；
4：线程间通信较为简单，因为他们共享进程的资源；
5：线程更轻量，线程切换上下文比进程切换上下文的成本更低；
2：并发和并行的概念：
并发：在单核cpu下线程实际上是串行执行的，操作系统中有个组件叫任务调度器，它会将cpu的时间片轮流交给不同的线程使用，由于时间片很短，cpu在不同的线程进行切换人类感知不到，所以就会感觉是同时运行的。总结一下就是：微观串行，宏观并行；
像这种，线程轮流使用cpu的情况就叫做并发;
而在多核cpu下，每个核都可以调度线程，这个时候就是并行的；
使用golang的创作者的一句话就是：并发：是同时应对多件事的能力；（deal with）
并行：是同时做多件事的能力；（do）
二：应用
1：异步调用：
同步调用：需要等待结果返回才能执行下面的代码；
异步调用：无需等待结果的返回就能执行下面的代码；
2：提升效率：
注意单核cpu使用多线程与单核cpu使用单线程的性能差距不是很大；
多核cpu和单核cpu执行的性能有很大差别；
三：创建
1：使用thread的内部类
public static void main(String[] args) {Thread t=new Thread(){@Overridepublic void run() {log.debug("new thread");}};t.setName("t1");t.start();log.debug("main");
}
t.setName(“t1”);来给线程命名。run方法指定要执行的任务，start启动线程；
2：使用runnable配合thread
将线程和任务分开：runnable来定义任务，thread创建线程：
public static void main(String[] args) {Runnable runnable= new Runnable(){@Overridepublic void run() {log.debug("running");}};Thread thread = new Thread(runnable);thread.setName("t1");thread.start();log.debug("running");
}
java8之后可以使用lamda表达式来简化语句：
public static void main(String[] args) {/* Runnable runnable= new Runnable(){@Overridepublic void run() {log.debug("running");}};*/Runnable runnable =() ->log.debug("running");Thread thread = new Thread(runnable);thread.setName("t1");thread.start();log.debug("running");
}
或者：
public static void main(String[] args) {/* Runnable runnable= new Runnable(){@Overridepublic void run() {log.debug("running");}};*//* Runnable runnable =() ->log.debug("running");*/Thread thread = new Thread(()->log.debug("running"),"t1");/*thread.setName("t1");*/thread.start();log.debug("running");
}
3：使用futureTask配合thread
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {FutureTask<Integer> integerFutureTask = new FutureTask<Integer>(new Callable<Integer>() {@Overridepublic Integer call() throws Exception {log.debug("running");return 100;}});Thread thread=new Thread(integerFutureTask,"t1");thread.start();log.debug("{}",integerFutureTask.get());}
futuretask继承了runnable接口，futuretask能够接收callable参数；
调用get方法时会阻塞等待，等待线程执行完毕然后返回结果；
四:查看
1：windows
window查看进程：
- 使用任务管理器查看
- 命令行：tasklist：查看所有进程
- 杀死进程：taskkill
2：linux
linux查看进程：
- ps命令，结合管道运算符。
- top命令动态的查看进程；
杀死进程：
- kill 【进程id】
查看线程：
- top -H -p 【进程id】
-H表示查看线程，-p指定进程id；
3：java
- 查看进程：jps
- 查看线程：jstack 【进程id】
五：原理
上下文切换
-
什么是线程的上下文切换：
当cpu暂停执行当前线程，开始执行下一个线程的时候会产生上下文切换；
-
什么情况下会导致上下文切换
1：cpu的时间片用完
2：垃圾回收
3：优先级更高的线程执行；
4：主动调用一些方法如sleep，yield，join，wait，lock等
当上下文切换时就需要保存当前线程的状态，并且恢复另一个线程的状态。jvm有一个组件叫程序计数器，它的作用是来记录下一条指令的执行地址，程序计数器是线程私有的；
保存线程的状态不止程序计数器，还需要保存虚拟机栈中的栈帧信息；
频繁的上下文切换会影响性能；
六：常见方法
1：start和run方法
start：
public static void main(String[] args) {new Thread(()->log.debug("start"),"t1").start();
}
结果：
16:20:03.992 [t1] DEBUG org.example.Field.test1 - start
run：
public static void main(String[] args) {new Thread(()->log.debug("run"),"t1").run();
}
结果：
16:22:07.587 [main] DEBUG org.example.Field.test1 - run
可以看到run没有创建一个新的线程，没法达到异步调用的效果；start可以；
start不能调用多次，不然会报错。
2：sleep
1：状态：
public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}, "t1");t1.start();log.debug("state:{}",t1.getState());try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}log.debug("state:{}",t1.getState());
}
输出：
16:32:08.998 [main] DEBUG org.example.Field.test2 - state:RUNNABLE
16:32:09.512 [main] DEBUG org.example.Field.test2 - state:TIMED_WAITING
可以看到，调用sleep方法之后线程会进入time-waiting状态；
那个线程里调用sleep，那个线程就休眠
2：打断
调用interrupt方法可以打断休眠的线程，但是会抛出异常：
public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}, "t1");t1.start();log.debug("state:{}",t1.getState());try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}t1.interrupt();log.debug("state:{}",t1.getState());
}
结果：
16:36:26.912 [main] DEBUG org.example.Field.test2 - state:RUNNABLE
16:36:27.416 [main] DEBUG org.example.Field.test2 - state:TIMED_WAITING
Exception in thread "t1" java.lang.RuntimeException: java.lang.InterruptedException: sleep interruptedat org.example.Field.test2.lambda$main$0(test2.java:18)at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:834)
Caused by: java.lang.InterruptedException: sleep interruptedat java.base/java.lang.Thread.sleep(Native Method)at org.example.Field.test2.lambda$main$0(test2.java:16)... 1 more
3:yield和sleep的区别
调用yield后线程的状态会从running状态转变为runnable就绪状态状态，然后去调用其他线程；具体的实现依赖于操作系统的任务调度器
和sleep的区别是，调用sleep进入time-wait状态不会被cpu调用，而调用yield进入就绪状态还是有可能被cpu调用的；
3：线程优先级
- 线程的优先级会提示调度器优先执行该线程，但是只是一个提示，调度器可以忽略；
- 当cpu较忙时会给优先级高的线程分配较长的时间片，cpu较闲时，优先级几乎没有作用；
4：join
join：等待线程运行结束；
join（时间）：设置最大等待时间，如果超过最大等待时间则不再等待，如果没超过就执行完毕直接返回；
5：interrupt
打断线程
1：打断阻塞：
打断sleep，wait，join的线程；
打断后会抛出异常；
然后打断标记会变成true；
2：打断正常：
打断正常的线程不会使线程停止运行，只会将打断标记变为true；
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread thread = new Thread(() -> {while (true) {}}, "t1");thread.start();Thread.sleep(1000);log.debug("interrupt");thread.interrupt();log.debug("is,{}",thread.isInterrupted());
}
18:43:44.479 [main] DEBUG org.example.Field.test3 - interrupt
18:43:44.481 [main] DEBUG org.example.Field.test3 - is,true
但是会一直执行；
可以进行判断然后打断线程：
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread thread = new Thread(() -> {while (true) {Thread thread1 = Thread.currentThread();if (thread1.isInterrupted()) {log.debug("被打断了");break;}}}, "t1");thread.start();Thread.sleep(1000);log.debug("interrupt");thread.interrupt();log.debug("is,{}",thread.isInterrupted());
18:48:49.671 [main] DEBUG org.example.Field.test3 - interrupt
18:48:49.672 [t1] DEBUG org.example.Field.test3 - 被打断了
18:48:49.672 [main] DEBUG org.example.Field.test3 - is,true
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