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Data Harmonizer（数据协调器）------线程

news 来源：原创 2024/9/21 16:27:58

1. 线程的基础知识

1.1 创建线程有几种方式？

继承Thread类并重写run方法：简便直接，但因为Java的单继承机制，不能继承其他类。
实现Runnable接口并重写run方法：避免单继承的局限性，更灵活地解耦线程任务和线程运行机制。
实现Callable接口并重写call方法：允许线程有返回值，且支持异常处理，通过Future和FutureTask获取线程结果。
使用线程池创建（通过java.util.concurrent.Executor接口）：适用于管理大量线程，提高资源利用率和性能。

1.2 Runnable和Callable的区别

返回值：Runnable的run方法没有返回值，而Callable的call方法有返回值（泛型类型）。
异常处理：Runnable不能抛出受检异常，而Callable可以抛出并处理异常。
阻塞特性：Callable配合Future使用时，get()方法会阻塞线程，直到结果可用。

1.3 线程的状态转换

新建（NEW）：线程被创建但未启动。
可运行（RUNNABLE）：线程已启动，可能正在运行或等待操作系统资源。
阻塞（BLOCKED）：线程因等待锁而阻塞，无法继续执行。
等待（WAITING）：线程主动放弃CPU并等待通知。
有时限等待（TIMED_WAITING）：线程在指定时间内等待，时间到后自动唤醒。
终结（TERMINATED）：线程执行完毕或被中断，进入终止状态。

在这里插入图片描述

新建状态：当一个线程对象被创建，但还未调用 start 方法时，处于新建状态。此时，线程尚未与操作系统底层线程关联。
可运行状态：调用了 start 方法后，线程由新建进入可运行状态。此时，线程与底层线程关联，由操作系统调度执行。
终结状态：线程内代码已经执行完毕，由可运行进入终结状态。此时，会取消与底层线程的关联。
阻塞状态：当获取锁失败后，线程由可运行进入 Monitor 的阻塞队列阻塞。此时，线程不占用 CPU 时间。当持锁线程释放锁时，会按照一定规则唤醒阻塞队列中的阻塞线程，唤醒后的线程进入可运行状态。
等待状态：当获取锁成功后，但由于条件不满足，调用了 wait() 方法，线程从可运行状态释放锁进入 Monitor 的等待集合等待。同样，线程不占用 CPU 时间。当其他持锁线程调用 notify() 或 notifyAll() 方法时，会按照一定规则唤醒等待集合中的等待线程，使其恢复为可运行状态。
有时限等待状态：当获取锁成功后，但由于条件不满足，调用了 wait(long) 方法，线程从可运行状态释放锁进入 Monitor 的等待集合进行有时限等待。
同样，线程不占用 CPU 时间。当其他持锁线程调用 notify() 或 notifyAll() 方法时，会按照一定规则唤醒等待集合中的有时限等待线程，使其恢复为可运行状态，并重新去竞争锁。
如果等待超时，线程也会从有时限等待状态恢复为可运行状态，并重新去竞争锁。此外，调用 sleep(long) 方法也会使线程从可运行状态进入有时限等待状态，但与 Monitor 无关，不需要主动唤醒，超时时间到自然恢复为可运行状态。

1.4 start和run的区别

start()：启动线程并调用run方法，真正的多线程运行。
run()：普通的方法调用，不涉及线程启动。

1.5 线程同步和调度相关方法

wait()：释放锁并进入等待状态，直到被通知或中断。
sleep()：使线程休眠，不释放锁。
notify()：随机唤醒一个等待的线程。
notifyAll()：唤醒所有等待的线程，但仅有一个线程能获取锁并继续执行。

1.6 notify()和notifyAll()的区别

notify()：唤醒单个等待线程。
notifyAll()：唤醒所有等待线程。

1.7 wait和sleep的不同
方法归属不同

sleep(long) 是 Thread 的静态方法。
wait()，wait(long) 都是 Object 的成员方法，每个对象都有。

醒来时机不同

执行 sleep(long) 和 wait(long) 的线程都会在等待相应毫秒后醒来。
wait(long) 和 wait() 还可以被 notify 唤醒，wait() 如果不唤醒就一直等下去。
它们都可以被打断唤醒。

锁特性不同（重点）

wait 方法的调用必须先获取 wait 对象的锁，而 sleep 则无此限制。
wait 方法执行后会释放对象锁，允许其它线程获得该对象锁（我放弃 cpu，但你们还可以用）。
sleep 如果在 synchronized 代码块中执行，并不会释放对象锁（我放弃 cpu，你们也用不了）。

1.8 保证T1、T2、T3三个线程按顺序执行
使用join()方法，确保T3在T2之后，T2在T1之后执行。如下所示：

Thread t1 = new Thread(() -> System.out.println("t1"));
Thread t2 = new Thread(() -> { t1.join(); System.out.println("t2"); });
Thread t3 = new Thread(() -> { t2.join(); System.out.println("t3"); });t1.start();
t2.start();
t3.start();