线程

肖文英
1 什么是线程在计算机科学领域，线程是指在一个进程内部执行的独立单元。一个进程可以包含多个线程，每个线程都有自己的执行路径，可以独立运行。线程是操作系统进行任务调度单位，它允许我们实现并发执行，使得程序能够更高效地利用计算机资源。
Java 是一门强大的编程语言，其中最引人注目的特性之一是多线程支持。多线程允许我们在同一程序中同时执行多个任务，这大大提高了应用程序的性能和响应能力。本文将深入介绍 Java 线程的基础知识，无论您是初学者还是有一定经验的开发人员，都将从中获益。
2 创建与启动线程2.1 两种常见方式在 Java 中，有两种常见的方式来创建和启动线程：
继承 Thread 类： 您可以创建一个继承自 Thread 类的子类，并重写 run() 方法来定义线程的执行逻辑，然后创建线程对象并调用 start() 方法来启动线程。
实现 Runnable 接口： 您可以创建一个实现 Runnable 接口的类，并重写 run() 方法来定义线程的执行逻辑，然后创建线程对象，并将 Runnable 对象传递给线程的构造函数，并调用 start() 方法来启动线程。
需要注意的是我们在构造 Thread 对象后不需要调用 run 方法，Thread 对象在获取 CPU 时间片后会自动运行 run 方法。
下面是两种方式的示例代码：
// 继承Thread类创建线程
public class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        // 线程的执行逻辑
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("Thread: " + i);
        }
    }
}
// 实现Runnable接口创建线程
public class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        // 线程的执行逻辑
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("Runnable: " + i);
        }
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建并启动继承Thread类的线程
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
        // 创建并启动实现Runnable接口的线程
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(myRunnable);
        thread.start();
    }
}
2.2 Future 方式除了上述两种方式，还可以使用 Future 来创建线程，这是一种更高级的方法，允许线程执行完毕后获取结果。
public class MyCallable implements Callable<Integer> {
    public Integer call() {
        int sum = 0;
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyCallable myCallable = new MyCallable();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(myCallable);
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();
        int result = futureTask.get();
        System.out.println("线程执行结果：" + result);
    }
}
3 线程的生命周期3.1 Java 线程的生命周期了解线程的生命周期对于编写多线程程序非常重要，因为我们需要根据线程的状态来进行合适的操作和控制。
一个 Java 线程可以处于以下几种状态：
新建状态（New）： 当线程对象被创建但尚未启动时线程处于此状态。
可运行状态（Runnable）： 在 Java 虚拟机中执行的线程处于此状态。
阻塞状态（Blocked）：  等待监视器锁的线程处于此状态。
等待状态（Waiting）： 无限期等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态。
定时等待状态（Timed Waiting）： 等待另一个线程执行动作，最多等待指定时间的线程处于此状态。
终止状态（Terminated）： 已退出的线程处于此状态。
3.2 线程的状态转换一个线程在其生命周期内会经历不同的状态，这些状态之间可以相互转换。以下是线程的状态转换图：
理解这些状态的转换非常重要，因为我们需要根据线程的当前状态来决定如何操作线程，以实现我们想要的并发行为。
3.3 和操作系统线程状态对应关系
可运行状态（Runnable）：处于此状态下的线程正在 Java 虚拟机中执行，但它可能正在等待来自于操作系统的其它资源没有运行，比如处理器或 IO，也可能获取了 CPU 时间片处于运行中。
阻塞状态（Blocked）：一个处于 blocked 状态的线程正在等待一个监视器锁 (注和 Lock 接口锁不一样) 以进入一个同步块或方法。
注意我们重点介绍另一种情况，InputStream 的 read 调用，该操作是不可中断的，如果流中没有数据，read 方法会阻塞 (但线程状态依然是 JVM 的 RUNNABLE 状态)，且不响应 interrupt()，与 synchronized 类似，调用 interrupt() 只会设置线程的中断标志，而不会真正"中断"它。
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