Java 多线程核心知识点整理

开篇

本文内容是综合各种资料（博客+视频+书籍）整理而来。具体链接没有记录，望见谅！

正文

在学习多线程知识时，除了线程定义及使用方法之外，我们经常会了解到以下概念：

进程与线程
时间片
CPU 执行权
上线文切换
并发和并行
守护线程
等等

如果没有计算机基础，上面很多概念一时半会儿无法理解的。下面就针对这些知识点来一一说明下。

进程与线程的关系

举个例子，当我们启动 Java 中的 main 函数时，就等于启动了一个 JVM 进程，而 main 函数所在的线程就是 JVM 进程中一个线程（我们经常称之为主线程）。

public class App {
    public static void main( String[] args ){
        while (true){
            // doSomething
        }
    }
}

# jstack 打印出的堆栈信息
"main" #1 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007ff38c801800
nid=0x2503 runnable [0x00007000076f6000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
    at com.nimo.App.main(App.java:9)

当我们在 main 函数中，再次启动一个线程时：

public class App {
    public static void main( String[] args ){
        while (true){
            new Thread(()->{
                //doSomething
            }).start();
        }
    }
}

此时 JVM 进程中至少有两个线程，一个是主线程，一个是刚刚启动的线程。这就说明一个进程中至少可以有一个线程。

上下文切换

一个 CPU 同一时刻只能被一个线程占用，尽管现在都是多核 CPU，但是一般情况下，线程的数量还是会大于 CPU 数量。为了让我们感觉多个线程是在同一时刻同时执行的，CPU 采用了时间片轮转的资源分配策略：给每个线程分配一个时间片，线程在时间片内可以拥有 CPU 执行权；线程使用完时间片后，就会处于就绪状态，并把 CPU 执行权让给其他线程，这就是所谓的上下文切换。

守护线程

跟守护线程（daemon）相对应的是用户线程，比如 main 函数所在的线程就是一个用户线程， Jvm 中的垃圾回收线程就是一个守护线程，这也是上面为什么说，一个 Java 进程中为什么至少会有一个线程的原因。

Java 中通过调用 thread 对象的 setDaemon(true) 方法来定义一个守护线程

public class App {
    public static void main( String[] args ){
        while (true){
            Thread t = new Thread(()->{
                // doSomething
            });
            t.setDaemon(true);
            t.start();
        }
    }
}

用户线程和守护线程的区别

当所有的用户线程都执行结束后，JVM 才会退出。换句话说，JVM进程是否退出不会受守护线程的影响。

对比以下两个程序：

// 方式一： 通过线程池创建线程
public class App {
    public static void main( String[] args ){
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
        executorService.submit(()->{
            System.out.println("hello world");
        });
    }
}

// 方式二： 通过 new Thread 创建线程
public class App {
    public static void main( String[] args ){
     
        Thread t = new Thread(()->{
            System.out.println("hello world");
        });
           
        t.start();
    }
}

通过两种方式创建的线程，他们的执行结果是一样的，都是打印一句 ‘Hello world’，但是执行效果不一样，方式一的 JVM 进程永远不会退出。因为线程池创建用户线程还存在。

并发和并行

并发是指 同一个时间段内 多个任务同时都在执行，并且都没有执行结束，而并行是说在 单位时间内 多个任务同时在执行。

一个时间段是由多个单位时间组成的，因此在单位时间内，多个任务不一定同时执行。

换句话说，在单个 CPU 的情况下，多个任务都是在并发执行。

线程模型

Java 中的线程和操作系统内核态的线程是一对一的关系，因此原则上一个线程阻塞，不会影响其他线程的运行，但是操作系统不会允许用户无限制的创建线程。

线程的执行状态

当调用线程的 start 方法时，线程只是拿到了除 CPU 资源以外的其他所有资源，因此，此时线程还未开始执行。只是处于就绪状态。

当获取到 CPU 资源后，线程才会真正处于运行状态。

一旦 run 方法执行完毕，该线程就处于终止状态。

总结

要想对线程有足够深入的理解，还是要有计算机相关的基础。不然一些概念只能随着时间慢慢生啃。在此，推荐阮一峰大神的文章进程与线程的一个简单解释

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/3984985/blog/3178279

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