Java基礎三

定義

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執行緒 有時被稱為輕量級程序(Lightweight Process，LWP） ，是程式 執行流的最小單元。一個標準的執行緒由執行緒ID，
當前指令指標(PC），暫存器集合和堆疊組成。另外，執行緒是程序中的一個實體，是被系統獨立排程和分派的基本單位，執行緒自己不擁有系統資源，只擁有一點兒在執行中必不可少的資源，但它可與同屬一個程序的其它執行緒共享程序所擁有的全部資源。一個執行緒可以建立和撤消另一個執行緒，同一程序中的多個執行緒之間可以併發執行。由於執行緒之間的相互制約，致使執行緒在執行中呈現出間斷性。執行緒也有就緒、阻塞和執行三種基本狀態。就緒狀態是指執行緒具備執行的所有條件，邏輯上可以執行，在等待處理機；執行狀態是指執行緒佔有處理機正在執行；阻塞狀態是指執行緒在等待一個事件（如某個訊號量），邏輯上不可執行。每一個程式都至少有一個執行緒，若程式只有一個執行緒，那就是程式本身。

執行緒是程式中一個單一的順序控制流程。程序內一個相對獨立的、可排程的執行單元，是系統獨立排程和分派CPU的基本單位指執行中的程式的排程單位。在單個程式中同時執行多個執行緒完成不同的工作，稱為多執行緒。

快速理解

執行緒是程序內的執行單元，不可再分。

基本操作

流程圖

graph LR
  F(TIMED_WAITING) -->|notify通知| B
  B --> |wait等待|F
  A(NEW) --> |start 啟動|B{RUNNABLE}

  B -->|結束|C(TERNINATED)
  B -->|同步塊| D(BLOCKED)
 

  D -->|Synchronized| B
  B -->|wait等待| E(WAITING)
  E -->|notify通知| B

程式碼操作

//建立一個執行緒
Thread thread = new Thread();
//啟動一個執行緒
thread.start();

執行緒啟動裡面，有個誤區。不可以直接呼叫run()方法，而是藉助start()方法。

//錯誤的呼叫，不能開啟一個執行緒。
thread.run();

開啟一個執行緒，有兩種方式。
1. 呼叫Thread類例項的start()方法
2. 實現Runna介面，實現run()方法
其實，Thread類run()方法實現的也是Runable介面。

//可以直接過載run()方法來例項化一個Thread類
Thread thread = new Thread(){
    @Override
    public void run(){
        System.out.println("Hello,Thread!");
    }
};
//開啟執行緒
thread.start();

執行緒終止

Thread.stop()

可以直接在程式碼中呼叫stop()方法，來進行終止。不推薦使用這個方式，來終止執行緒，這個方法目前已經被JDK棄用。
因為，一個程式一旦呼叫它，這個執行緒就會在呼叫它的地方強行停止正在做的任務，這就會導致一個執行緒還沒有完成一個完整週期的任務。
類比：戰機正在執行任務，這時接到命令，停止任務的執行，返回基地。如果，呼叫的是stop()方法，戰機直接停止執行任務，但是停止執行任務之後，戰機該做什麼，在這個方法情況下：戰機會直接消失。
示例：有兩個執行緒，讀執行緒R，寫執行緒W，W對臨界區加鎖（Lock）,並對變數進行賦值寫入，這是stop(),沒有賦值寫入的欄位會被R讀到，會引發系統不穩定。

中斷

中斷執行緒，推薦使用。

// 中斷執行緒
public void Thread.interrupt()
// 判斷是否被中斷
public boolean Thread.isInterrupted()
// 判斷是否被中斷，並清除當前中斷狀態
public static boolean Thread.interrupted()

寫個小程式碼，實驗一把。
這段程式碼是直接過載執行緒類中的run()方法。可以按照上面寫的程式碼編寫。

@Overrid
public void run(){
    // 無限迴圈
    while(true){
        // 判斷當前執行緒是否被中斷
        if(Thread.currentThread().isInterrupted()){
            System.out.println("Hello Interrupted!");
            break;
        }
        try{
            // 休眠5s ，這裡模仿執行緒做任務
            Thread.sleep(5000);
        }
        // 執行緒會丟擲這個異常，是因為當執行緒休眠是如果有執行緒中斷這個執行緒
        // 就會丟擲這個異常，來中斷休眠並中斷執行緒。
        catch(InterruptedException e){
            System.out.println("Hello InterruptedException.");
            // 清除中斷狀態
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

掛起和繼續執行

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掛起 （等待,阻塞）程序在作業系統中可以定義為暫時被淘汰出記憶體的程序，機器的資源是有限的，在資源不足的情況下，作業系統對在記憶體中的程式進行合理的安排，其中有的程序被暫時調離出記憶體，當條件允許的時候，會被作業系統再次調回記憶體，重新進入等待被執行的狀態即就緒態，系統在超過一定的時間沒有任何動作。[
繼續執行，字面意思。掛起是Thread.suspend()，不會釋放鎖。掛起的執行緒直到別的執行緒呼叫此執行緒的resume()方法，此執行緒才會繼續執行。如果執行緒A會呼叫suspend(),執行緒B會呼叫執行緒A的resume()，執行緒B的resume()呼叫發生線上程A的suspend()呼叫之前，就會導致A執行緒所持有的鎖不會被釋放，從而造成死鎖。目前已被JDK棄用。

等待執行緒結束

join()方法，執行緒A生成,起動另一個執行緒B，執行緒B進行大量的耗時的運算，執行緒A將會線上程B之前結束。這不是想要的結果，因為執行緒A處理完其他的事務後，需要用到執行緒B的處理結果，這時候就要用到join()方法，令執行緒A等待執行緒B結束之後，在執行。

// join的本質
while(isAlive()){
    wait(0);
}

例子程式碼

public class ThreadA extend Thread{

    @Override
    public void run(){
        ThreadB threadB = new ThreadB();
        threadB.start();
        //等待執行緒B
        threadB.join();
        //休眠2s
        Thread.sleep(2000s);
    }

    public static class ThreadB{
        @Override
        public void run(){
            //休眠5s
            Thread.sleep(5000s);
        }
    }

}

謙讓(yeild)

當其他執行緒來競爭臨界區，呼叫這個方法的執行緒會主動釋放佔有的CPU,資源釋放，並和其他執行緒一起參與競爭。

守護執行緒

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守護程序 （Daemon）是執行在後臺的一種特殊程序。它獨立於控制終端並且週期性地執行某種任務或等待處理某些發生的事件。

例子：GC執行緒，JIT執行緒

當JVM中所用執行緒都執行完成後（除了守護執行緒），只剩下守護執行緒時，JVM就會自然退出。

Thread thread = new Thread();
//設定一個執行緒為守護執行緒,要在start()呼叫之前設定，否則會報錯。
thread.setDaemon(true);
thread.start();

優先順序

優先順序越高的執行緒獲得CPU執行權的概率越高。
三個等級
public final static int MIN_PRIORITY = 1;
public final static int NORM_PRIORITY = 5;
public final static int MAX_PRIORITY = 10;

執行緒同步操作

synchronized

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synchronized 關鍵字，代表這個方法加鎖,相當於不管哪一個執行緒（例如執行緒A），執行到這個方法時,都要檢查有沒有其它執行緒B（或者C、 D等）正在用這個方法(或者該類的其他同步方法)，有的話要等正在使用synchronized方法的執行緒B（或者C 、D）執行完這個方法後再執行此執行緒A,沒有的話,鎖定呼叫者,然後直接執行。它包括兩種用法：synchronized 方法和 synchronized 塊。
自定義理解
加鎖，一個房間相當於臨界區，給這個房間加鎖，配一把玥匙，同時只有一個人可以進入。直接作用於例項方法上，相當於對當前例項加鎖，進入同步程式碼前要獲得當前例項的鎖。直接作用於靜態方法上，相當於對當前類加鎖，進入同步程式碼前要獲得當前類的鎖。用於保護共享資料。

例子

@Override
public void run(){
    Object obj = new Object();
    // 把鎖加在例項物件obj上
    synchronized(obj){
        System.out.println("Hello Synchronized.");
    }
}

//作用在普通方法上
public synchronized void method(){
    // do something...
}

//相當於
public void method(){
    synchronized(this){
        //do something...
    }
}

wati() notify()

注意： 這兩個方法是Object類提供的。

舉例說明
兩個執行緒A，B。

notify()喚醒一個，notifyAll()喚醒全部在此物件上等待的執行緒