Java 线程、线程池

1.创建线程的方式

一般表述为三种方式：继承Thread、实现Runable接口、实现Callback接口（可以获取线程执行之后的结果）。实际上，后两者只是创建了一个可执行任务，最终还是要用多线程的方式执行。

public class HelloWorld {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        DogThread dogThread = new DogThread();
        dogThread.start();
        System.out.println("hello world!");
    }


    static class DogThread extends Thread{
    
    

        @Override
        public void run() {
    
    
            int i = 0;
            while (i++ < 10){
    
    
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

public class HelloWorld {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        Thread thread = new Thread(new Dog());
        thread.start();
        System.out.println("hello world!");
    }


    static class Dog implements Runnable{
    
    

        @Override
        public void run() {
    
    
            int i = 0;
            while (i++ < 10){
    
    
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

// todo: CallBack 实例

2.线程的生命周期

在这里插入图片描述

新建状态（New）：

当线程对象对创建后，即进入了新建状态，如：Thread t = new MyThread();

就绪状态（Runnable）：

当调用线程对象的start()方法（t.start();），线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程，只是说明此线程已经做好了准备，随时等待CPU调度执行，并不是说执行了t.start()此线程立即就会执行；

运行状态（Running）：

当CPU开始调度处于就绪状态的线程时，此时线程才得以真正执行，即进入到运行状态。注：就绪状态是进入到运行状态的唯一入口，也就是说，线程要想进入运行状态执行，首先必须处于就绪状态中；

阻塞状态（Blocked）：

处于运行状态中的线程由于某种原因，暂时放弃对CPU的使用权，停止执行，此时进入阻塞状态，直到其进入到就绪状态，才有机会再次被CPU调用以进入到运行状态。根据阻塞产生的原因不同，阻塞状态又可以分为三种：

等待阻塞 – 运行状态中的线程执行wait()方法，使本线程进入到等待阻塞状态；
同步阻塞 – 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态；
其他阻塞 – 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

死亡状态（Dead）：

线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

3.sleep 和 wait 的区别

方法所属的类不同，sleep()是Thread类的方法，wait() 是定义在Object上的方法（锁是对象级别的，sleep是线程级别的）
对于锁资源的处理方式不同，sleep()不是放锁，wait()释放锁
sleep() 可以使用在任何代码块，wait()必须在同步代码中
wait()必须与notify()/notifyAll()配套使用

4.线程安全

当多个线程访问同一个对象时，如果不用进行额外的同步控制或者其它的协调操作，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，即这个对象是线程安全的。
构成线程不安全的3要素：多线程环境、访问同一资源、资源具有状态性。

5.ThreadLocal 类

为每个线程创建一个副本，实现在同一线程的上下文中传递相同的变量副本。

6. 线程池

6.1、作用以及使用场景

线程池的作用：线程的执行时间=创建线程时间T1+线程中执行任务时间T2+线程销毁时间T3，线程池的主要作用是节省线程执行时间（减少T1+T3）。
适用场景：并发的线程数量很多，并且每个线程执行一个时间很短的任务就结束了。

6.2、运行原理

如果当前线程池中的线程数目小于corePoolSize，则每来一个任务，就会创建一个线程去执行这个任务；如果当前线程池中的线程数目>=corePoolSize，则每来一个任务，会尝试将其添加到任务缓存队列当中，若添加成功，则该任务会等待空闲线程将其取出去执行；若添加失败（一般来说是任务缓存队列已满），则会尝试创建新的线程去执行这个任务；如果当前线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，则会采取任务拒绝策略进行处理；如果线程池中的线程数量大于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止，直至线程池中的线程数目不大于corePoolSize；如果允许为核心池中的线程设置存活时间，那么核心池中的线程空闲时间超过keepAliveTime，线程也会被终止。

6.3、组成部分

由四个基本部分组成：

线程池管理：用于创建管理线程池，包括创建线程池、销毁线程池，添加新任务。
工作线程：线程池中的线程，在没有任务时候处于等待状态，可以循环的执行任务。
任务接口：每个人物必须是实现的接口，以供工作线程调度任务的执行，主要规定了任务的入口、任务执行完的收尾工作、任务的执行状态。
任务队列：用于存放没有处理的任务，提供一种缓冲机制。

6.4、线程池核心类 ThreadPoolExecutor的构造参数

corePoolSize:核心池大小；
maximumPoolSize：线程池最大线程数。
keepAliveTime: 表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。
unit: 参数keepAliveTime的时间单位。
workQueue：一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务。
threadFactory：线程工厂，主要用来创建线程；
handler: 表示当拒绝处理任务时的策略

6.5、execute()和submit()

execute（）通过这个方法向线程池提交一个任务，submit() 内部调用execute(),也可以向线程池提交任务，并利用Futrue来获取任务执行结果。

6.6、如何配置线程池大小

一般根据任务的类型来配置内存池大小，如果是CPU密集型任务，需要尽量压榨CPU，参考值可以设置为Ncpu+1;如果是IO密集型，参考值可以设置为2*Ncpu。具体需要根据实际情况调整。

6.7、线程池状态

在这里插入图片描述
当创建线程池后，初始时，线程池处于RUNNING状态；
如果调用了shutdown()方法，则线程池处于SHUTDOWN状态，此时线程池不能够接受新的任务，它会等待所有任务执行完毕；
如果调用了shutdownNow()方法，则线程池处于STOP状态，此时线程池不能接受新的任务，并且会去尝试终止正在执行的任务；
当线程池在SHUTDOWN状态下，阻塞队列为空并且线程池中执行的任务也为空时，就会由 SHUTDOWN -> TIDYING。当线程池在STOP状态下，线程池中执行的任务为空时，就会由STOP -> TIDYING。线程池处在TIDYING状态时，执行完terminated()之后，就会由 TIDYING -> TERMINATED。
线程池彻底终止，就变成TERMINATED状态。

6.8、常用线程池

newCacheThreadPool(0， Interger.MAX_VALUE)：可缓存线程池，先查看池中有没有以前建立的线程，如果有，就直接使用。如果没有，就建一个新的线程加入池中，缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务。
newFixedThreadPool(n, n ,…, LinkedBlockingQueue):创建一个可重用固定个数的线程池，以共享的无界队列方式来运行这些线程。
newScheduledThreadPool(corePoolSize(n), Integer.MAX_VALUE,0 …)支持定时及周期性任务执行。
newSingleThreadExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue(无界队列))，创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。