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：
發揮多核CPU的優勢，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行讀取數據阻塞，也不會影響其它任務的執行。 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，以便下次搶占成功后可以回到當前狀態，JVM中有塊內存地址叫程序計數器，用于記錄保存線程執行到哪一行代碼，它是每個線程獨有的。執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。
以下幾種情況會發生上下文切換。
線程的cpu時間片用完 在發生垃圾回收的時候 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建線程的方式創建線程有以下方式：
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建FutureTask對象，并把創建出來FutureTask對象作為參數去創建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(); }} }}
這里我們創建了MyThread繼承了Thread類，這種方法是一種可以創建線程的方式。接著我們在main方法中創建了兩個線程，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，它的狀態有那些嗎？我們可以通過查看Thread的源碼中State枚舉發現有6個狀態：
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，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，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。
處于運行狀態中的線程由于某種原因，暫時放棄對 CPU的使用權，停止執行，此時進入阻塞狀態，直到其進入到就緒狀態，才 有機會再次被 CPU 調用以進入到運行狀態。有以下三種相關阻塞狀態：
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；只有當該線程持有鎖時，該線程將變成Runnable狀態。
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，等待另一個線程執行一個（喚醒），該線程此時狀態表示進入Waiting狀態。進入這個狀態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。不過這一狀態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行，進入一個阻塞狀態。
sleep：
我們可以指定睡眠時間，即讓程序暫停指定時間運行，時間到了會繼續執行代碼，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，從而讓程序繼續運行下去。
wait：
調用該方法，可以導致線程進入等待阻塞狀態，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。
notifyAll()：該方法會喚醒所有的wait對象。
兩者的區別：
兩者所屬的類不同：sleep是 Thread線程類的靜態方法；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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