java多线程整理

在java中，线程有两种实现方式，一种是继承Thread类，一种是实现Runnable接口
对于继承Thread代码实现大概如下：

public class ThreadTest extends Thread{
    //方法1
    //方法2
    //...
    //属性1
    //属性2
    //...
    @Override
    public void run() {
        //线程调用方法
    }
}

调用方式：

public static void main(String[] args) {
        ThreadTest thread1=new ThreadTest();
        thread1.start();
    }

对于实现Runnable接口代码实现：

public class RunnableTest implements Runnable{
    //方法1
    //方法2
    //...
    //属性1
    //属性2
    //...
    @Override
    public void run() {
        //线程调用方法
    }
}

调用方式：

public static void main(String[] args) {
        RunnableTest thread1=new RunnableTest();
        Thread t1=new Thread(thread1);
        t1.start();
    }

关于选择继承Thread还是实现Runnable接口？
其实Thread中的run方法调用的是Runnable接口的run方法。不知道大家发现没有，Thread和Runnable都实现了run方法，这种操作模式其实就是代理模式。
Thread和Runnable的区别：
如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话，则很容易的实现资源共享。
Thread代码示范：

public class ThreadTest extends Thread{
    private int count=5;
    @Override
    public void run() {
        while(count>0){
            System.out.println("count="+count);
            count--;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        ThreadTest t1=new ThreadTest();
        ThreadTest t2=new ThreadTest();
        ThreadTest t3=new ThreadTest();
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

运行结果如下：

count=5
count=5
count=5
count=4
count=4
count=3
count=2
count=1
count=4
count=3
count=3
count=2
count=2
count=1
count=1

Runnable代码如下：

public class RunnableTest implements Runnable{

    private int count=5;

    @Override
    public void run() {
        while(count>0){
            System.out.println("count="+count);
            count--;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        RunnableTest r1=new RunnableTest();
        Thread t1=new Thread(r1);
        Thread t2=new Thread(r1);
        Thread t3=new Thread(r1);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

运行结果：

count=5
count=4
count=5
count=5
count=2
count=3
count=1

总结一下：
实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：
1）：适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源
2）：可以避免java中的单继承的限制
3）：增加程序的健壮性，代码可以被多个线程共享，代码和数据独立。

请查看我们实现Runnable接口运行结果，5出现多次，我们如果想象成一个卖票系统，5座位的票岂不是卖了多次，这肯定不行的。
这里我们就引进了线程锁,代码如下：

public class RunnableTest implements Runnable{

    private int count=5;

    @Override
    public void run() {
        synchronized (this) {
            while(count>0){
                System.out.println("count="+count);
                count--;
            }
        }

    }
    public static void main(String[] args) {
        RunnableTest r1=new RunnableTest();
        Thread t1=new Thread(r1);
        Thread t2=new Thread(r1);
        Thread t3=new Thread(r1);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

运行结果：

count=5
count=4
count=3
count=2
count=1

用Lock实现线程锁，代码如下：

public class RunnableTest implements Runnable{

    private int count=5;

    ReentrantLock lock=new ReentrantLock(); 
    @Override
    public void run() {
        try {
            lock.lock();
            while(count>0){
                System.out.println("count="+count);
                count--;
            }
        } catch (Exception e) {
            lock.unlock();
        }

    }
    public static void main(String[] args) {
        RunnableTest r1=new RunnableTest();
        Thread t1=new Thread(r1);
        Thread t2=new Thread(r1);
        Thread t3=new Thread(r1);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

运行结果：

count=5
count=4
count=3
count=2
count=1

Lock和synchronized实现的区别：
1.ReentrantLock 拥有Synchronized相同的并发性和内存语义，此外还多了 锁投票，定时锁等候和中断锁等候
线程A和B都要获取对象O的锁定，假设A获取了对象O锁，B将等待A释放对O的锁定，
如果使用 synchronized ，如果A不释放，B将一直等下去，不能被中断
如果 使用ReentrantLock，如果A不释放，可以使B在等待了足够长的时间以后，中断等待，而干别的事情
ReentrantLock获取锁定与三种方式：
a) lock(), 如果获取了锁立即返回，如果别的线程持有锁，当前线程则一直处于休眠状态，直到获取锁
b) tryLock(), 如果获取了锁立即返回true，如果别的线程正持有锁，立即返回false；
c)tryLock(long timeout,TimeUnit unit)， 如果获取了锁定立即返回true，如果别的线程正持有锁，会等待参数给定的时间，在等待的过程中，如果获取了锁定，就返回true，如果等待超时，返回false；
d) lockInterruptibly:如果获取了锁定立即返回，如果没有获取锁定，当前线程处于休眠状态，直到或者锁定，或者当前线程被别的线程中断
2.synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将unLock()放到finally{}中
3.在资源竞争不是很激烈的情况下，Synchronized的性能要优于ReetrantLock，但是在资源竞争很激烈的情况下，Synchronized的性能会下降几十倍，但是ReetrantLock的性能能维持常态；

下面内容 是转载 http://zzhonghe.iteye.com/blog/826162
5.0的多线程任务包对于同步的性能方面有了很大的改进，在原有synchronized关键字的基础上，又增加了ReentrantLock，以及各种Atomic类。了解其性能的优劣程度，有助与我们在特定的情形下做出正确的选择。

总体的结论先摆出来：

synchronized：
在资源竞争不是很激烈的情况下，偶尔会有同步的情形下，synchronized是很合适的。原因在于，编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize，另外可读性非常好，不管用没用过5.0多线程包的程序员都能理解。

ReentrantLock:
ReentrantLock提供了多样化的同步，比如有时间限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态。

Atomic:
和上面的类似，不激烈情况下，性能比synchronized略逊，而激烈的时候，也能维持常态。激烈的时候，Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。但是其有一个缺点，就是只能同步一个值，一段代码中只能出现一个Atomic的变量，多于一个同步无效。因为他不能在多个Atomic之间同步。

所以，我们写同步的时候，优先考虑synchronized，如果有特殊需要，再进一步优化。ReentrantLock和Atomic如果用的不好，不仅不能提高性能，还可能带来灾难。

线程转换图：

线程在它的生命周期中会处于各种不同的状态：

新建、等待、就绪、运行、阻塞、死亡。

1 新建
用new语句创建的线程对象处于新建状态，此时它和其他java对象一样，仅被分配了内存。
2等待
当线程在new之后，并且在调用start方法前，线程处于等待状态。
3 就绪
当一个线程对象创建后，其他线程调用它的start()方法，该线程就进入就绪状态。处于这个状态的线程位于Java虚拟机的可运行池中，等待cpu的使用权。
4 运行状态
处于这个状态的线程占用CPU，执行程序代码。在并发运行环境中，如果计算机只有一个CPU，那么任何时刻只会有一个线程处于这个状态。
只有处于就绪状态的线程才有机会转到运行状态。
5 阻塞状态
阻塞状态是指线程因为某些原因放弃CPU，暂时停止运行。当线程处于阻塞状态时，Java虚拟机不会给线程分配CPU，直到线程重新进入就绪状态，它才会有机会获得运行状态。
6 死亡状态
当线程执行完run()方法中的代码，或者遇到了未捕获的异常，就会退出run()方法，此时就进入死亡状态，该线程结束生命周期。

Thread 各个方法详解
1、sleep()
使当前线程（即调用该方法的线程）暂停执行一段时间，让其他线程有机会继续执行，但它并不释放对象锁。也就是说如果有synchronized同步快，其他线程仍然不能访问共享数据。注意该方法要捕捉异常。
例如有两个线程同时执行(没有synchronized)一个线程优先级为MAX_PRIORITY，另一个为MIN_PRIORITY，如果没有Sleep()方法，只有高优先级的线程执行完毕后，低优先级的线程才能够执行；但是高优先级的线程sleep(500)后，低优先级就有机会执行了。
总之，sleep()可以使低优先级的线程得到执行的机会，当然也可以让同优先级、高优先级的线程有执行的机会。

2、join()
join()方法使调用该方法的线程在此之前执行完毕，也就是等待该方法的线程执行完毕后再往下继续执行。注意该方法也需要捕捉异常。

3、yield()
该方法与sleep()类似，只是不能由用户指定暂停多长时间，并且yield（）方法只能让同优先级的线程有执行的机会。

4、wait()和notify()、notifyAll()

这三个方法用于协调多个线程对共享数据的存取，所以必须在synchronized语句块内使用。synchronized关键字用于保护共享数据，阻止其他线程对共享数据的存取，但是这样程序的流程就很不灵活了，如何才能在当前线程还没退出synchronized数据块时让其他线程也有机会访问共享数据呢？此时就用这三个方法来灵活控制。
wait()方法使当前线程暂停执行并释放对象锁标示，让其他线程可以进入synchronized数据块，当前线程被放入对象等待池中。当调用notify()方法后，将从对象的等待池中移走一个任意的线程并放到锁标志等待池中，只有锁标志等待池中线程能够获取锁标志；如果锁标志等待池中没有线程，则notify()不起作用。
notifyAll()则从对象等待池中移走所有等待那个对象的线程并放到锁标志等待池中。

二、run和start()
把需要处理的代码放到run()方法中，start()方法启动线程将自动调用run()方法，这个由java的内存机制规定的。并且run()方法必需是public访问权限，返回值类型为void。

三、wait()和notify(),notifyAll()是Object类的方法，sleep()和yield()是Thread类的方法。
(1)、常用的wait方法有wait()和wait(long timeout);
void wait() 在其他线程调用此对象的 notify() 方法或者 notifyAll()方法前，导致当前线程等待。
void wait(long timeout)在其他线程调用此对象的notify() 方法 或者 notifyAll()方法，或者超过指定的时间量前，导致当前线程等待。
wait()后，线程会释放掉它所占有的“锁标志”，从而使线程所在对象中的其他shnchronized数据可被别的线程使用。

wait()h和notify()因为会对对象的“锁标志”进行操作，所以他们必需在Synchronized函数或者 synchronized block 中进行调用。如果在non-synchronized 函数或 non-synchronized block 中进行调用，虽然能编译通过，但在运行时会发生IllegalMonitorStateException的异常。。

(2)、Thread.sleep(long millis)必须带有一个时间参数。
sleep(long)使当前线程进入停滞状态，所以执行sleep()的线程在指定的时间内肯定不会被执行；
sleep(long)可使优先级低的线程得到执行的机会，当然也可以让同优先级的线程有执行的机会；
sleep(long)是不会释放锁标志的。

(3)、yield()没有参数
sleep 方法使当前运行中的线程睡眠一段时间，进入不可以运行状态，这段时间的长短是由程序设定的，yield方法使当前线程让出CPU占有权，但让出的时间是不可设定的。
yield()也不会释放锁标志。
实际上，yield()方法对应了如下操作；先检测当前是否有相同优先级的线程处于同可运行状态，如有，则把CPU的占有权交给次线程，否则继续运行原来的线程，所以yield()方法称为“退让”，它把运行机会让给了同等级的其他线程。

sleep 方法允许较低优先级的线程获得运行机会，但yield（）方法执行时，当前线程仍处在可运行状态，所以不可能让出较低优先级的线程此时获取CPU占有权。在一个运行系统中，如果较高优先级的线程没有调用sleep方法，也没有受到I/O阻塞，那么较低优先级线程只能等待所有较高优先级的线程运行结束，方可有机会运行。

yield()只是使当前线程重新回到可执行状态，所有执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行，所以yield()方法只能使同优先级的线程有执行的机会。