JAVA并发编程（二）：线程知识

1. 线程和进程

进程是代码在数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位。
线程则是进程的一个执行路径，一个进程中至少有一个线程，进程中的线程共享进程的资源。线程是CPU 分配的基本单位。
Java中，多个线程共享进程的堆和方法区资源，每个线程有自己的程序计数器和栈区域。
程序计数器：
(1) 记录了该线程让出CPU时的执行地址，待再次分配到时间片时线程就可以从计数器指定的地址继续执行。
(2) 只有执行的是Java 代码时记录的才是下一条指令的地址，而对于native方法记录的是undefined 地址。
栈资源：
(1) 存储该线程的局部变量
(2) 存放线程的调用栈帧
堆：
(1) 堆里面主要存放使用new 操作创建的对象实例
(2) 堆是被进程中的所有线程共享的
方法区用来存放JVM加载的类、常量及静态变量等信息，是线程共享的。

2. 线程创建

继承Thread 类并重写run方法
(1) 创建完thread对象后该线程并没有被启动执行，调用了start 方法后才真正启动了线程。
(2) start 方法后线程处于就绪状态，等待获取CPU 资源。
(3) 在run()方法内可以使用this获取当前线程。

  //创建线程
  MyThread thread= new MyThread();
  // 启动线程
  thread .start();

实现Runnable接口的run 方法
(1) 多个线程可共用一个task 代码逻辑。
(2) 在实现接口的同时可以继承其他类。

  RunableTask task ＝new RunableTask();
  new Thread(task).start() ;
  new Thread(task).start() ;

使用FutureTask 方式
(1) 实现Callable 接口的call()方法。
(2) 可以拿到任务的返回结果。

  static class CallerTask implements Callable<String>{
    @Override
    public String call() throws Exception{}
  }
  //创建异步任务
  FutureTask<String> futureTask ＝new FutureTask<>(new CallerTask()) ;
  //启动线程
  new Thread(futureTask).start () ;
  try {
    //等待任务执行完毕，并返回结果
    String result = futureTask.get ();
  } catch (ExecutionException e) {}

3. 线程通知与等待

wait()函数
当一个线程调用一个共享变量的wait()方法时，该调用线程会被阻塞挂起，直到发生以下情况才返回：
(1) 其他线程调用了该共享对象的notify()或者notifyAll()方法；
(2) 其他线程调用了该线程的interrupt()方法，该线程抛出InterruptedException异常返回。

调用wait()方法的线程需要先获取该对象的监视器锁，否则会抛出IllegalMonitorStateException异常
通过以下方式获取监视器锁：
(1) 执行synchronized 同步代码块时，使用该共享变量作为参数。
(2) 调用该共享变量的方法，并且该方法使用了synchronized 修饰。

4. 线程睡眠

sleep方法：
(1) 当一个执行中的线程调用了Thread 的sleep方法后，会暂时让出指定时间的执行权，不参与CPU的调度
(2) 该线程拥有的监视器资源，比如锁还是持有不会让出。
(3) 睡眠时间到了后该线程处于就绪状态，等待获取cpu资源。
(4) 在睡眠期间其他线程调用了该线程的interrupt方法中断了该线程，则该线程会在调用sleep方法的地方抛出IntermptedException异常而返回。
yield方法：
(1) 线程调用yield 方法时，是在暗示线程调度器当前线程请求让出自己的CPU 使用，让线程调度器现在就可以进行下一轮的线程调度，但是线程调度器可以无条件忽略这个暗示。
(2) 调用yield 方法时后，当前线程会让出CPU 使用权，然后处于就绪状态，线程调度器下一次调度时就有可能调度到当前线程执行。

5. 线程中断

Java 中的线程中断是一种线程间的协作模式，通过设置线程的中断标志并不能直接终止该线程的执行，而是被中断的线程根据中断状态自行处理。
interrupt方法:中断线程
(1) 线程B可以调用线程A的interrupt方法来设置线程A 的中断标志为true并立即返回。
(2) 如果线程A 因为调用了wait 系列函数、join 方法或者sleep 方法而被阻塞挂起，会在调用这些方法的地方抛出InterruptedException 异常而返回。
线程上下文切换时机有：
(1) 当前线程的CPU 时间片使用完处于就绪状态时
(2) 当前线程被其他线程中断时

6. 线程死锁

死锁是指两个或两个以上的线程在执行过程中，因争夺对方已经持有的资源而造成的互相等待的现象。
死锁的产生必须具备四个条件：
互斥条件：该资源同时只由一个线程占用。
请求并持有条件：指一个线程己经持有了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而新资源己被其他线程占有，所以当前线程会被阻塞，但阻塞的同时并不释放自己已经获取的资源。
不可剥夺条件：指线程获取到的资源在自己使用完之前不能被其他线程抢占。
环路等待条件：发生死锁时，必然存在一个线程-资源的环形链。
避免死锁：
(1) 只有请求并持有和环路等待条件是可以被破坏的。
(2) 造成死锁的原因其实和申请资源的顺序有很大关系，使用资源申请的有序性原则就可以避免死锁。
(3) 资源申请的有序性：假如线程A 和线程B 都需要资源1, 2, 3, ... , n 时，对资源进行排序，线程A 和线程B 只有在获取了资源n-1 时才能去获取资源n 。

6. 守护线程与用户线程

Java 中的线程分为两类，daemon 线程（守护线程〉和user 线程（用户线程）。
守护线程
(1) 在JVM启动的同时，启动了好多守护线程，比如垃圾回收线程
(2) 守护线程是否结束并不影响JVM的退出，只要用户线程都退出了，就会终止JVM进程。如果你希望在主线程结束后JVM进程马上结束，那么在创建线程时可以将其设置为守护线程。
(3) 设置守护线程: thread.setDaemon(true) ;
(4) main线程运行结束后， JVM会自动启动一个叫作DestroyJava VM 的线程，该线程会等待所有用户线程结束后终止JVM进程。
(5) 在默认情况下， tomcat的接受线程和处理线程都是守护线程，这意味着当tomcat收到shutdown 命令后并且没有其他用户线程存在的情况下tomcat 进程会马上消亡，而不会等待处理线程处理完当前的请求。

7. ThreadLocal

提供了线程本地变量，如果创建了一个ThreadLocal 变量，那么访问这个变量的每个线程都会有这个变量的一个本地副本。
使用

//创建ThreadLocal 变量
ThreadLocal<String> localVariable = new ThreadLocal<> () ;
//在线程1中
localVariable.set("threadOne local variable");
//在线程2中
localVariable.set("threadTwo local variable");
//在某个线程中获取变量
localVariable.get()

原理
(1) 在每个线程内部都有一个名为threadLocals 的成员变量，该变量的类型为HashMap，用于存储线程本地变量。key 为我们定义的ThreadLocal变量的this引用， value 则为我们使用set 方法设置的值。
(2) ThreadLocal只是相当于一个工具类，它通过set 方法把value 值放入调用线程的threadLocals 里面并存放起来，当调用线程调用它的get 方法时，再从当前线程的threadLocals 变量里面将其拿出来使用。
(3) 为了防止内存溢出，在使用完后，记得通过ThreadLocal的remove方法移除变量。
(4) 同一个ThreadLocal 变量在父线程中被设置值后，在子线程中是获取不到的。
InheritableThreadLocal: 让子线程能访问到父线程中的值
(1) InheritabIeThreadLocal 继承了ThreadLocal，set和get操作的是该线程的成员变量inheritableThreadLocals。
(2) 在创建线程时，会判断当前线程（父线程）中的inheritableThreadLocals变量是否为空，如果不为空，会把父线程的inheritableThreadLocals 成员变量的值复制到子线程的inheritableThreadLocals变量中。这样子线程就拥有了一份父线程的可继承的变量的副本。
(3) 父线程和子线程的相互影响关系可以查看https://blog.csdn.net/v123411739/article/details/79117430
对于可变对象：父线程初始化, 因为Thread Construct浅拷贝, 共用索引, 子线程修改父线程跟着变; 父线程不初始化, 子线程初始化, 无Thread Construct浅拷贝, 子线程和父线程都是单独引用, 不同对象, 子线程修改父线程不跟着变。
对于不可变对象：不可变对象由于每次都是新对象, 所以无论父线程初始化与否，子线程和父线程都互不影响。