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【并发编程】线程基础知识

news 来源：原创 2024/5/8 21:42:29

线程基础知识

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进程是正在运行程序的实例，进程中包含了线程，每个线程执行不同的任务；
不同的进程使用不同的内存空间，在当前进程下的所有线程可以共享内存空间；
线程更加轻量，线程上下文切换成本一般要比进程上下文切换低（上下文切换指的是一个线程/进程暂停，切换到另一个线程/进程执行，保存上一个线程/进程的上下文，加载下一个线程/进程的上下文）；
- 上下文指的是一些执行的环境，状态，场景值；

在多核 CPU 下：

并发就是同一段时间，某个 CPU 内核轮流地（“同时”）执行多件事情；

并行就是同一时间点，多个 CPU 内核真的同时执行了多件事情，例如四核 CPU 就可以同时执行 4 个线程；

重写 Thread 的 run 方法；
1. 子类继承 Thread；
2. 匿名内部类；
实现 Runnable 函数式接口的 run 方法；
1. 子类实现 Runnable，传参给 Thread 的构造方法；
2. 匿名内部类；
3. lambda 表达式；
实现 Callable 函数式接口的 call 方法；
1. 子类实现 Callable，传参给 FutureTask 的构造方法，FutureTask 是 Runnable 的实现类，传参给 Thread 的构造方法；
2. 匿名内部类；
3. lambda 表达式；
线程池创建线程（该线程不会轻易结束，可以反复用于执行任务队列的任务）；
- 线程池可以通过工厂类 Executors 去构造，如 newFixedThreadPool，固定线程池线程数的生产方法；
- 提交 Runnable、Callable 实现类/匿名内部类/lambda 表达式到线程池 ExecutorService；

Runnable 的 run 方法没有返回值；
Callable 的 call 方法有返回值，通过 FutureTask 对象获取结果；
Callable 接口的 call 方法允许 throws 异常，但是 Runnable 接口的 run 方法不允许
- 因为在接口声明方法的时候，Callable 的接口方法有 throws，而 Runnable 没有；
- 所以 Callable 接口方法的实现方法自然就可以 throws 也可以不 throws，Runnable 则不能 throws；

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回答：

补充：

对于join方法，如果有时间限制就是 TIMED_WAITING，否则是 WAITING；

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回答：

可执行状态，跟有无 CPU 执行无关，因为 CPU 调度是无序的，如果没有锁、wait、sleep、join 限制，“有无 CPU 执行”几乎是同时；

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当然，也可以用 wait 与 notify；

synchronized(obj) {obj.notifyAll();
}

synchronized(obj) {obj.notify();
}

如果 synchronized 代码块还没有结束，那么 notify/notifyAll 的线程会继续参与锁竞争；

共同点：

不同点：

方法归属不同：
- sleep(long) 是 Thread 的静态方法；
- 而 wait 方法都是 Object 的成员方法，任何对象都能调用；
醒来的时机不同：
- sleep(long) 会在相应毫秒后醒来；
- wait 方法则需要被 notify 唤醒，而如果不唤醒 wait() 会一直等下去，wait(long) 会在相应毫秒后醒来；
- 但是它们都可以被打断而被唤醒；
锁特性不同：
- sleep 方法如果获得锁后执行，不会释放锁
  - （放弃 CPU，我睡一会儿，期间你们也用不了）；
  - 但是 sleep 方法不需要获得锁就能执行；
- wait 方法则必须在获得锁的前提下，主动释放锁，并且没到时间/没被唤醒，不会参与锁竞争
- （我放弃 CPU，但是你们还可以用）；

有三种方式可以停止线程：

退出标志法，使用一个能够被线程 run 方法获取到的布尔类型变量，当别的线程将其设置为 true 时，则线程结束；
- 当然，这里更加体现的是，程序员自定义去安装某个规则/条件去中断线程；
使用 stop 方法强制终止（不推荐）
使用 interrupt 方法中断线程：
1. 打断正常的线程，可以通过 isInterrupted() 方法来判断是否被要求中断，由程序员决定做什么收尾；
2. 打断阻塞（sleep、wait、join、等待锁释放）的线程，线程抛出 InterruptedException 异常，当然，你处理异常后仍然可以用 isInterrupted() 方法来判断是否被要求中断，由程序员决定做什么收尾；
不要不按套路出牌，isInterrupted() 方法为 true ，正确的做法就是收尾了，而不是置之不理，这样 interrupt 方法就没有意义了；