每日六道java新手入門面試題,通往自由的道路--多線程
為什么要用多線程：
發(fā)揮多核CPU的優(yōu)勢，采用多線程的方式去同時完成幾件事情而不互相干擾。 能夠有效的防止阻塞，多條線程同時運行，哪怕一條線程的代碼執(zhí)行讀取數據阻塞，也不會影響其它任務的執(zhí)行。 提高程序的效率。2. 什么是上下文切換?上下文切換一般發(fā)生在多線程情況下，因為一個 CPU 核心在任意時刻只能被一個線程使用，為了讓這些線程都能得到有效執(zhí)行，CPU 采取的策略是為每個線程分配時間片并輪轉的形式。而在多核cpu下，多線程是并行工作的，如果線程數多，單個核又會并發(fā)的調度線程，運行時就會讓一個線程的時間片用完的時候就會重新處于就緒狀態(tài)讓給其他線程使用，這個過程就屬于上下文切換。
對于我們Java程序線程來說，一旦一個線程搶占到CPU資源的使用權后，另一個線程需要保存當前的一個狀態(tài)，以便下次搶占成功后可以回到當前狀態(tài)，JVM中有塊內存地址叫程序計數器，用于記錄保存線程執(zhí)行到哪一行代碼，它是每個線程獨有的。執(zhí)行任務從保存到再次加載的過程就是上下文切換。
實際上，上下文切換也是對系統意味著來說會消耗大量的CPU時間，消耗大量資源。
以下幾種情況會發(fā)生上下文切換。
線程的cpu時間片用完 在發(fā)生垃圾回收的時候 我們自己調用了 sleep、yield、wait、join、synchronized、lock 等方法3. 說說你知道的幾種創(chuàng)建線程的方式創(chuàng)建線程有以下方式：
繼承Thread類，重載它的run方法。
在我們自己定義一個繼承于Thread類的子類，并重寫里面run方法，編寫相關邏輯代碼。 在測試類中創(chuàng)建我剛自定義的線程子類對象 調用子類實例的star方法來啟動線程，通過start方法去調用到run方法里面的邏輯。實現 Runnalbe接口，重載 Runnalbe接口中的run方法實現 。
我們定義一個實現Runnable接口實現類，并重寫里面的run方法 在測試類中創(chuàng)建一個我們剛定義的接口實現類的實例，以實例對象作為target創(chuàng)建Thead對象，而得到的Thread對象就是我們線程子類對象。 最后調用線程對象的start方法實現Callable接口方式，重寫Callable接口中的call方法，并且這個call方法可以有返回值。
我們定義一個實現創(chuàng)建實現Callable接口實現類，并重寫里面的call方法，注意它是call方法，并且有返回值。 在測試類中創(chuàng)建一個我們剛定義的接口實現類的實例，以實例對象為參數創(chuàng)建FutureTask對象，并把創(chuàng)建出來FutureTask對象作為參數去創(chuàng)建Thread對象，而得到的Thread對象就是我們線程子類對象。 最好調用線程對象的start方法。需要注意三者的區(qū)別：
Thread是繼承，而Runnalbe、Callable是實現。對于繼承來說，只能單繼承，而接口可以多實現。如果繼承了 Thread類就無法再繼承其他類了。 三者都是最后采用Thread.start()去啟動線程，而不是調用run方法，或者call方法的。 Runnable接口 run 方法無返回值；Callable接口 call 方法有返回值。 Runnable 接口 run 方法只能拋出運行時異常，且無法捕獲處理；Callable 接口 call 方法允許拋出異常，可以獲取異常信息 使用實現 Runnable接口的方式創(chuàng)建的線程可以處理同一資源，而實現資源的共享，還可以繼承其他類。4. 昨天你講到創(chuàng)建線程后使用start方法去調用線程，為什么run方法不行呢？有什么區(qū)別？我們先來看看代碼吧。
public class ThreadDemo { public static void main(String[] args) {MyThread myThread = new MyThread();MyThread myThead2 = new MyThread();//myThread.start();//myThead2.start();myThread.run();myThead2.run(); }}class MyThread extends Thread { @Override public void run() {for (int i = 0; i < 6; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ' :' + i); try {sleep(100); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); }} }}
這里我們創(chuàng)建了MyThread繼承了Thread類，這種方法是一種可以創(chuàng)建線程的方式。接著我們在main方法中創(chuàng)建了兩個線程，都調用了start方法和run方法。讓我們先看看結果吧！
// 注釋掉兩個run方法 開啟start方法得到的結果Thread-0 :0Thread-1 :0Thread-1 :1Thread-0 :1Thread-1 :2Thread-0 :2Thread-1 :3Thread-0 :3Thread-1 :4Thread-0 :4Thread-1 :5Thread-0 :5
// 注釋掉兩個start方法 開啟run方法得到的結果main :0main :1main :2main :3main :4main :5main :0main :1main :2main :3main :4main :5
接下來我們講一下：
1.start方法的作用：
啟動線程，相當于開啟一個線程調用我們重寫的run方法里面的邏輯，此時相當于有兩個線程，一個main的主線程和開啟的子線程。可以看到我們的代碼，相當于有三個線程，一個主線程、一個Thread-0線程和一個Thread-1線程。并且線程之間是沒有順序的，他們是搶占cpu的資源來回切換的。
2.run方法的作用：
執(zhí)行線程的運行時代碼，相當于我們只是單純的調用一個普通方法。然后通過主線程的順序調用的方式，從myThread調用run方法結束后到myThread2去調用run方法結束，并且我們也可以看到我們控制臺中的線程名字就是main主線程。
3.run方法我們可以重復調用，而start方法在一個線程中只能調用一次。即myThread這個實例對象只能調用一次start方法，如果再調用一次start方法的話，就會拋出IllegalThreadStateException 的異常。
4.我們調用start方法算是真正意義上的多線程，因為它是額外開啟一個子線程去調用我們的run方法了。如果我們是調用run方法，就需要等待上一次的run方法執(zhí)行完畢才能調用下一次。所以我們要調用start方法充分揮多核CPU的優(yōu)勢，采用多線程的方式去同時完成幾件事情而不互相干擾。
5. 你知道你開啟一個線程后，它的狀態(tài)有那些嗎？我們可以通過查看Thread的源碼中State枚舉發(fā)現有6個狀態(tài)：
public enum State {/** * Thread state for a thread which has not yet started. */NEW,/** * Thread state for a runnable thread. A thread in the runnable * state is executing in the Java virtual machine but it may * be waiting for other resources from the operating system * such as processor. */RUNNABLE,/** * Thread state for a thread blocked waiting for a monitor lock. * A thread in the blocked state is waiting for a monitor lock * to enter a synchronized block/method or * reenter a synchronized block/method after calling * {@link Object#wait() Object.wait}. */BLOCKED,/** * Thread state for a waiting thread. * A thread is in the waiting state due to calling one of the * following methods: * <ul> * <li>{@link Object#wait() Object.wait} with no timeout</li> * <li>{@link #join() Thread.join} with no timeout</li> * <li>{@link LockSupport#park() LockSupport.park}</li> * </ul> * * <p>A thread in the waiting state is waiting for another thread to * perform a particular action. * * For example, a thread that has called <tt>Object.wait()</tt> * on an object is waiting for another thread to call * <tt>Object.notify()</tt> or <tt>Object.notifyAll()</tt> on * that object. A thread that has called <tt>Thread.join()</tt> * is waiting for a specified thread to terminate. */WAITING,/** * Thread state for a waiting thread with a specified waiting time. * A thread is in the timed waiting state due to calling one of * the following methods with a specified positive waiting time: * <ul> * <li>{@link #sleep Thread.sleep}</li> * <li>{@link Object#wait(long) Object.wait} with timeout</li> * <li>{@link #join(long) Thread.join} with timeout</li> * <li>{@link LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos}</li> * <li>{@link LockSupport#parkUntil LockSupport.parkUntil}</li> * </ul> */TIMED_WAITING,/** * Thread state for a terminated thread. * The thread has completed execution. */TERMINATED; }
接下來我們具體來說說吧：
NEW(新建)
線程剛被創(chuàng)建，還只是一個實例對象，并未調用start方法啟動。。MyThread myThread = new MyThread只有線程對象，沒有線程特征。
Runnable(可運行)
在創(chuàng)建對象對象完成后，調用了myThread.start()方法線程，可以在Java虛擬機中運行的狀態(tài)，可能正在運行自己代碼，也可能沒有，這取決于操作系統處理器。也可以叫做處于就緒狀態(tài)，需要等待被線程調度選中，獲取cpu資源的使用權。
Teminated(被終止)
因為run方法正常退出而死亡，或者因為沒有捕獲的異常終止了run方法而死亡。代表著此線程的生命周期結束了。
處于運行狀態(tài)中的線程由于某種原因，暫時放棄對 CPU的使用權，停止執(zhí)行，此時進入阻塞狀態(tài)，直到其進入到就緒狀態(tài)，才 有機會再次被 CPU 調用以進入到運行狀態(tài)。有以下三種相關阻塞狀態(tài)：
Blocked(鎖阻塞)
當一個線程試圖獲取一個對象鎖如（Synchronzied或Lock），而該對象鎖被其他的線程持有，則該線程進入Blocked狀態(tài)；只有當該線程持有鎖時，該線程將變成Runnable狀態(tài)。
Waiting(無限等待)
在調用了wait方法，JVM會把該線程放入等待隊列中，等待另一個線程執(zhí)行一個（喚醒），該線程此時狀態(tài)表示進入Waiting狀態(tài)。進入這個狀態(tài)后是不能自動喚醒的，必須等待另一個線程調用notify或者notifyAll方法才能夠喚醒。
TimedWaiting(計時等待)
同waiting狀態(tài)一樣，調用sleep方法或者其他超時方法時，他們將進入Timed Waiting狀態(tài)。不過這一狀態(tài)只需保持到超時期滿或者接收到喚醒通知。
sleep和wait方法他們都是可以暫停當前線程的執(zhí)行，進入一個阻塞狀態(tài)。
sleep：
我們可以指定睡眠時間，即讓程序暫停指定時間運行，時間到了會繼續(xù)執(zhí)行代碼，如果時間未到我們想要換醒需要調用interrupt 方法來隨時喚醒即可。而調用interrupt 會使得sleep()方法拋出InterruptedException 異常，當sleep()方法拋出異常我們就中斷了sleep的方法，從而讓程序繼續(xù)運行下去。
wait：
調用該方法，可以導致線程進入等待阻塞狀態(tài)，會一直等待直到它被其他線程通過notify或者notifyAll方法喚醒。或者也可以使用wait(long timeout)表示時間到了自動執(zhí)行，類似于sleep(long millis)。
notify()：該方法會隨機選擇一個在該對象上調用wait方法的線程，解除其阻塞狀態(tài)。
notifyAll()：該方法會喚醒所有的wait對象。
兩者的區(qū)別：
兩者所屬的類不同：sleep是 Thread線程類的靜態(tài)方法；而wait是 Object類的方法。 兩者是否是否鎖呢：sleep不釋放鎖；wait釋放鎖。 兩者所使用的場景：sleep可以在任何需要的場景下調用；而wait必須使用在同步代碼塊或者同步方法中。 兩者不同喚醒機制：sleep方法執(zhí)行睡眠時間完成后，線程會自動蘇醒；而wait方法被調用后，線程不會自動蘇醒，需要別的線程調用同一個對象上的 notify或者 notifyAll方法，或者可以使用wait(long timeout)超時后線程會自動蘇醒。總結:這篇文章就到這里了，如果這篇文章對你也有所幫助，希望您能多多關注好吧啦網的更多內容！
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