生命啊，他璀灿如歌，代码啊，他bug贼多!

本文首要对以前学过的内容的回忆。首要有以下内容:

线程的创立办法

线程的状况

Thread类和Object类

synchronized和volatile

两层查看单例形式

出产者顾客的完成

线程的创立办法

线程的创立办法的这个问题的答案，网上回答各式各样，不信的话现在翻开百度搜索一下，就能看到了。怎么在这么多的信息中找到正确的答案？那首要考虑的就是官方答案咯，Java的官方文档给出了如下信息：

There are two ways to create a new thread of execution. One is to declare a class to be a subclass of Thread.

The other way to create a thread is to declare a class that implements the Runnable interface.

即线程的创立办法：有两种，分别是承继Thread类和完成Runnable接口。

public class CreateThreadWay {
  public static void main(String[] args) {
    Thread thread = new Thread(new MyThread());
    Thread thread1 = new Thread(new MyThread2());
    thread.start();
    thread1.start();
   }
}
class MyThread extends Thread {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println("办法一: 经过承继的办法创立线程");
   }
}
class MyThread2 implements Runnable {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println("办法2：经过完成Runnable#run()创立线程");
   }
}

运转成果如下：

这就是创立线程的两种办法，是不是很简单？但有一下几点需求留意：

其一：上面的代码都创立了一个相应完成类的实例传递给Thread的结构器办法，所以略微看一下Thread类结构器办法

public Thread(Runnable target) {
  this(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}

能够看见，需求传入一个Runnable接口的完成类目标，可是办法一分明传入是一个Thread实例，他怎样没呈现问题勒？那是由于Thread类自身就完成了Runnable接口，Thread自身就是Runnable的形状了，惊不惊喜，意不意外？

public class Thread implements Runnable

其二：不管是办法一仍是办法二，我们都是重写了run办法，可是在创立线程的时分分明调用的是start()办法，但run办法的逻辑却得到了履行！这是为何？

源码是最好的答案, 在Thread#start()办法上有这么一段注释：

Causes this thread to begin execution; the Java Virtual Machine calls the run method of this thread. The result is that two threads are running concurrently: the current thread (which returns from the call to the start method) and the other thread (which executes its run method). It is never legal to start a thread more than once. In particular, a thread may not be restarted once it has completed execution.

也就是说调用了start()办法后，Java 虚拟机会主动调用线程的当时线程的run办法，而run办法的源码如下：

public void run() {
  if (target != null) {
    target.run();
   }
}

这个target 是不是好生了解？你一定在哪里见过它是吧？target就是我们传入的Runnable实例。

其三：其他创立线程的办法如lambda表达式，线程池之类的都是根据上述两种的变种写法。因而本质上是一样的！

其四：Java是一种单承继言语，不支持多个父类，因而在创立线程办法的选择中，优先考虑完成接口的办法，承继也是一种资源!!

线程的状况

前面讨论了怎么创立线程，接下来就应该谈谈线程状况转化。在Java中，Java的规划者规定了线程有如下几种状况

NEW：线程创立但没有调用start()办法

RUNNABLE：可运转的。处于该状况仅仅表明线程处于可运转的状况，而不是处于运转状况。

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 processo

BLOCKED：线程处于阻塞状况，进入该状况只有两种办法，一是线程在进入synchronized润饰的带块时，没有获取到monitor, 第二是线程获取到monitor之后，在同步代码块中调用了object.wait()办法之后，再次进入同步代码块。

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 Object.wait.

WAITING: 线程进入等候状况 Object.wait()、Thread.join()

TIME_WAITING: 计时等候线程调用Thread.sleep()、Object.wait(timeout)、等办法时进入

TERMINATED：线程运转结束

下面的代码打印了线程的各个状况:

public class ThreadStateTest {

  public static Object lock = new Object();
  public static Object lock2 = new Object();
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread thread = new Thread(new ThreadState());
    Thread thread2 = new Thread(new ThreadState2());
    System.out.println("main-thread print [thread state = " + thread.getState()+" ]"); // NEW
    thread2.start();
    thread.start();
    System.out.println("main-thread print [thread state = " + thread.getState()+" ]");
    Thread.sleep(1000);
    System.out.println("main-thread print [thread state = " + thread.getState()+" ]");
    Thread.sleep(3000);
    System.out.println("main-thread print [thread state = " + thread.getState()+" ]");
    Thread.sleep(3000);
    System.out.println("main-thread print [thread state = " + thread.getState()+" ]");
    synchronized (lock2){
      System.out.println("main-thread will release the lock2 monitor");
      lock2.notifyAll();
     }
    System.out.println("main-thread print [thread state = " + thread.getState()+" ]");
    Thread.sleep(1000);
    System.out.println("main-thread print [thread state = " + thread.getState()+" ]");
   }
  static class ThreadState implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
      System.out.println("ThreadState 线程得到运转 runnable");
      try {
        Thread.sleep(3000);
        showBlockState();
        synchronized (lock2) {
          System.out.println("ThreadState 调用 wait() 开释锁资源");
          lock2.wait();
         }
       } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
       }
     }
    public void showBlockState() {
      synchronized (lock) {
        System.out.println("ThreadState get the monitor lock");
       }
     }
   }
  static class ThreadState2 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
      synchronized (lock) {
        try {
          Thread.sleep(5000);
         } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
         }

       }
     }
   }
}

运转成果如下

解释一下上面的代码

线程创立后没调用start()办法，线程处于NEW状况

在线程履行start()后，状况变为RUNNABLEe

由于t1会sleep(3000)，导致lock1被t2获取且占据五秒后开释

在主线程sleep(1000)后，此刻t1sleep时刻还没有结束故处于time_waiting状况

在主线程sleep(3000)后，t1sleep结束，但t2还有1s才会开释monitor (5-1-3=1s)，此刻获取不到monitor，因而处于BLOCKED状况

在主线程第二个sleep(3000)期间，t2会在这3s履行到第1s后，开释掉monitor，t1在这期间依次取得lock1、lock2并在取得lock2后履行lock2.wait开释掉monitor，导致线程进入waiting状况。

主线程在t1开释掉lock2后得到lock2，履行lock2.notifyAll()唤醒t1，t1开端去争夺lock2，但不一定成功，因而假如没有得到lock2则处于BLOCKED状况

主线程sleep(1000)此刻t1已经得到lock2并履行完后边的逻辑

整个进程如下图所示

上面的代码演示了线程的状况是怎么改变，接下来用愈加完善的图来展现线程的状况之间的彼此转化

其间需求留意的是线程调用了start之后，从new--->terminate这一进程是不行逆的。

其次上面涉及到的关键字synchronized和各个api将立刻予以阐明

Object类和Thread类

JDK中供给了对线程进行操控的API，本文首要涉及到Object、Thread中的办法，其他的在后边的文章演示运用。

在Object类中供给了如下办法对线程的操控

wait()/wait(timeout)：使线程开释掉获取的monitor，当不带参数时，线程进入waiting状况，处于waiting状况时，没获取到monitor将处于BLOCKED状况，当运用带有timeout的办法时，线程将处于time_wating状况，等timeout结束后从头去争夺monitor，假如没拿到仍是会处于BLOCKED状况。拿到之后处于RUNNABLE状况

notify/notifyAll：前者随机唤醒一个等候当时monitor的线程，后者唤醒全部等候当时monitor的线程。

留意：wait()、notify()、notifyAll()并不能随便调用，需求拿到当时monitor之后才能调用，即需求处于synchronized润饰的代码块。如在演示线程状况改变的代码中的lock2，

Thread类中也供给了很多的办法进行操控，比方设置线程的相关特点的API，如线程称号，线程是否为看护线程等，但本文内容首要包括下列API。

threadInstance.interrupt(): 告诉实例线程中止运转，将中止标志位设为true

threadInstance.isInterruptd()：判别当时线程是否中止，中止回来true，反之false

Thread.interrupted() : 这是一个静态办法，回来当时线程是否中止，并清除当时线程中止标志位状况，置为false

Thread.sleep(timeout): 这也是一个静态办法，让前线程休眠指定的时刻，时刻过后将会持续运转，不会开释锁资源。在休眠期间被interrupt掉，将会抛出一个InterruptedException异常，在抛出异常后会将中止标志置为false

threadInstance.join()/join(timeout)：前者表明无线等候，后者只等候timeout时刻后，便履行

threadInstance.yeild(): 当时线程让出cpu，让cpu去履行其他线程，但不一定会成功，由于当时线程还会持续资源的争夺。

Java的规划者，在规划线程中止运转这一方面，舍弃了原先的stop()办法，该办法会强制线程中止，过于粗暴，在1.2标记为过时。取而代之的是采用interrupt()告诉线程该中止运转了，设置中止标志为true,让线程自己决定自己该何时中止。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  Runnable runnable = () ->{
    System.out.println("runnable 行将运用 Thread.sleep() ");
    try {
      Thread.sleep(5000);
     } catch (InterruptedException e) {
      System.out.println("in exception: "+Thread.currentThread().getName() + " interrupt1 =  " + Thread.interrupted());
      Thread.currentThread().interrupt();
      System.out.println("in exception: "+Thread.currentThread().getName() + " interrupt2 =  " + Thread.interrupted());
      System.out.println("in exception: "+Thread.currentThread().getName() + " interrupt3 =  " + Thread.interrupted());
      Thread.currentThread().interrupt();
      for (int i = 0; i < 5; i++) {
        System.out.print(i);
       }
      System.out.println();
     }
   };
  Thread thread = new Thread(runnable,"runnable");
  thread.start();
  System.out.println("1. in main: "+thread.isInterrupted());
  thread.interrupt();
  System.out.println("2. in main: "+thread.isInterrupted());
  thread.join();
  System.out.println("3. in main: " + thread.interrupted());
}

首要先对上面的代码进行扼要阐明

首要创立了一个称号为runnable的线程

然后调用thread.interrupt告诉线程中止

然后进行了一些打印

上面的代码的运转成果如下图

首要需求对上面的运转成果进行阐明

3.in mian打印在输出01234运用在主线程中调用了thread.join,该办法是让主线程阻塞，直到thread运转完毕后，在持续运转

2. in main【图中第一个赤色框处】打印为true是由于调用了thread.interrpt()

in exception：interrupt1打印false是由于sleep办法响应了InterruptedException清除掉了中止标志，

in exception：interrupt2打印true是由于Thread.currentThread().interrupt()从头设置了标志位

in exception：interrupt3打印false运用为Thread.interrupted()回来标志位后，清除了标志位

回到3.in main的打印这儿按道理应该是true，由于在runnable线程中的catch块中设置了Thread.currentThread().interrupt(), 可是这儿打为false 这是由于interrupted()和调用他目标无关，只和当时运转的线程有关。即 System.out.println("3. in main: " + thread.interrupted());回来的是主线程的中止标志，所以是false

`synchronized`关键字

在演示线程状况转化的代码中和线程状况转化的图上，都有synchronized关键字的身影，接下来就对该关键字进行阐明。

在对synchronized进行阐明之前，先来一点小菜：

Java内存模型：

Java虚拟机是对物理的PC的笼统，Java内存是对实在电脑内存模型的笼统，不同于实在的电脑内存模型，拥有多级高速缓存，Java内存模型仅规划为主内存加作业内存。

Java中数据都存在于主内存中，作业内存中的数据都是经过load和save操作从主内存中加载数据，或者把作业内存中的数据同步到主内存中，

Java线程对变量的一切操作都有必要在作业内存中。

Java内存模型的几个有必要了解的概念：

原子性：指一个操作一旦开端就不行中止。即时是在多个线程一起履行的时分，一个操作一旦开端，就不会被其他线程干扰

可见性：指一个线程对一个变量的值进行修改后，其他线程是否可知

有序性：程序在履行时，程序指令有可能发生重排序，即程序履行的次序不一定和书写次序相同

原子性和可见性比较好了解，有序性不那么好了解，在看完下面这个例子之后，在进行阐明。

普通变量在线程和线程之间是不行见的。Java线程不能和主内存直接打交道，因而就会呈现作业内存中的数据没及时得到更新而导致的线程安全问题。

static int count = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  Thread thread = new Thread(new PrintTask());
  Thread thread2 = new Thread(new PrintTask());
  thread.start();
  thread2.start();
  thread.join();
  thread2.join();
  System.out.println(count);
}
x
static class PrintTask implements Runnable {
  @Override
  public void run() {
    for (int j = 0; j < 10000; j++) {
      count = count + 1;
     }
   }
}

上面的代码按照预想的状况count 值为20000；可是实际上均小于20000；

这是由于两个线程核算的成果被彼此掩盖，详细进程如下图所示，此刻i的正确成果应该是a+2

线程在得到cpu的调度时，并不会确保他在将i+1的成果改写之后再去调度其他线程，这是由于在Java中count = count + 1他并不是一个原子操作，没有确保原子性，即使写成count++，这也不是原子操作。那么怎么才能得到正确的成果呢，这是就表现了synchronized关键字的作用。

synchronized的用法

指定加锁目标[monitor]，在进入同步代码块之前，有必要取得指定的目标的锁

作用于实例办法，相当于对当时实例加锁，静茹同步代码块需求获取当时实例的锁

作用于静态办法，相当于对当时类加锁，在进入当时类之前需求取得当时类的锁

synchronized确保了原子性，可见性，以及有序性，可是没有禁止指令重排序的。

synchronized确保了原子性，此刻将代码修改为如下即可：只有当count在累加了10000次之后，才开释掉lock让其他线程获取并持续累加。

synchronized (lock){
  for (int j = 0; j < 10000; j++) {
    count = count + 1;
   }
}

提到了sychronized关键字，就不得不提他的轻量级完成volatile关键字，在这之前需求先叙述一下指令重排.

发生指令重排的条件：

确保串行语义的一致性，即发生指令重排不会使语义逻辑发生过错。可是没有义务确保多线程语义的一致性

为什么要发生指令重排：

是为了进步代码运转的功率

以患者治病为例阐明

左面是没有重排序的状况下，一个医生看一个患者需求花费两个小时的时刻，下一个患者才能够得到医治，而进行重排序之后下一个患者在20分钟后就能够得到医治，治病功率得到了极大的进步。

将一个患者治病的进程当作一个指令的履行进程，则在没有进行指令重排序的状况下第二条指令需求等到第一条指令才能得到运转，进行重排序后，只需求第一条指令完成”挂号”后，就能够得到运转，CPU得到了极大的压榨。CPU:你了不得! 你清高!! 你1080P!

需求阐明的是：不是一切指令都能够进行重排序，以下指令则不能重排序：

程序次序性准则：一个线程内确保语义的串行性

volatile准则：volatile变量的写先于读发生，这就确保了可见性。[先读再写]

锁规矩：解锁操作发生在随后的加锁前，

传递性：a先于b，b先于c，那么a必定先于c

线程的start()办法先于他的每一个动作。

线程的一切操作先于线程的终结Thread::join()

线程的中止先于被中止线程的代码

目标的结构函数履行、结束先于finalize()办法

明白了上述的内容，volatile关键字就比较好了解了。volatile关键字确保了内存的可见性，禁止了指令的重排序，没有确保原子性。这就是为什么有时分被volatile润饰的变量还需求synchronized原因了。如两层查看完成单例形式.

private static volatile Object instance;

public static Object getInstance() {
  if (instance == null){
    synchronized (DoubleCheckSingleton.class){
      if (instance == null){
        instance = new Object();
       }
     }
   }
  return instance;
}

为什么这么写是由于创立目标进程不是准则性的，它分为三步：

在堆上分配内存

注入特点

将目标的引证指向内存分配的地址

假如不运用volatile关键字则23步可能被排序为132, 这样回来的目标是有问题的，特点缺失。

假如只运用volatile关键字可能有并发危险，前后得到的目标不是同一个！

出产者和顾客的完成

了解了Thread、Object中的API，就能够手动完成一个出产者和顾客，首要需求明确的一点是，出产者发生出产数据，存放到库房，顾客需求从库房中取出数据去消费。

库房代码如下,负责向库房添加逻辑和消费逻辑，存的数据为一个Interger目标

class Storage {

  public static final Object lockC = new Object();
  LinkedList<Integer> storage = new LinkedList<>();
  public void take(){
    synchronized (lockC){
      if (storage.isEmpty()){
        lockC.notify();
        try {
          System.out.println("库房为空，请出产");
          lockC.wait();
         } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
         }
       }else{
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消费：" + storage.poll() + " 当时还剩余：" + storage.size() +" 个");
        lockC.notify();
       }
     }
   }
  public void put(Integer integer){
    synchronized (lockC){
      if (storage.size() == 20) {
        lockC.notify();
        try {
          System.out.println("库房已抵达最大出产容量，请消费");
          lockC.wait();
         } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
         }
       }else{
        storage.add(integer);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "出产：" + integer + " 当时库房还有" + storage.size() +" 个");
        lockC.notify();
       }
     }

   }

}

出产者和顾客线程如下

class Produce implements Runnable{
  private Storage storage;
  public Produce(Storage storage) {
    this.storage = storage;
   }
  @Override
  public void run() {
    while (true){
      try {
        Thread.sleep(10);
       } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
       }
      storage.put((int)(Math.random() * 100));
     }
   }
}
class Consumer implements Runnable{
  private Storage storage;
  public Consumer(Storage storage ) {
    this.storage = storage;
   }
  @Override
  public void run() {
    while (true){
      storage.take();
     }
   }
}

public static void main(String[] args) {
  Storage storage = new Storage();
  Thread threadP1 = new Thread(new Produce(storage),"1号出产线");
  Thread threadC1 = new Thread(new Consumer(storage),"消费线1");
  threadP1.start();
  threadC1.start();
}

由于顾客消费速度大于出产者的出产速度，所以运转成果如下图所示，总能呈现库房为空的状况。

各位看官老爷，假如觉得内容还能够，就点个赞鼓舞鼓舞。

参考资料

深入了解Java虚拟机

Java高并发程序规划

Java并发编程实战

Java官网

不得不说的Java线程中的那些事

线程的创立办法

线程的状况

Object类和Thread类

`synchronized`关键字

出产者和顾客的完成

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线程的创立办法

线程的状况

Object类和Thread类

synchronized关键字

出产者和顾客的完成

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