Java - 線程基本概念
【java並發編程實戰】-----線程基本概念
線程狀態圖
說明：
線程共包括以下5種狀態。
1. 新建狀態(New) : 線程對象被創建後，就進入了新建狀態。例如，Thread thread = new Thread()。
2. 就緒狀態(Runnable): 也被稱為“可執行狀態”。線程對象被創建後，其它線程調用了該對象的start()方法，從而來啟動該線程。例如，thread.start()。處於就緒狀態的線程，隨時可能被CPU調度執行。
3. 運行狀態(Running) : 線程獲取CPU權限進行執行。需要註意的是，線程只能從就緒狀態進入到運行狀態。
4. 阻塞狀態(Blocked)
(01) 等待阻塞 -- 通過調用線程的wait()方法，讓線程等待某工作的完成。
(02) 同步阻塞 -- 線程在獲取synchronized同步鎖失敗(因為鎖被其它線程所占用)，它會進入同步阻塞狀態。
(03) 其他阻塞 -- 通過調用線程的sleep()或join()或發出了I/O請求時，線程會進入到阻塞狀態。當sleep()狀態超時、join()等待線程終止或者超時、或者I/O處理完畢時，線程重新轉入就緒狀態。
5. 死亡狀態(Dead) : 線程執行完了或者因異常退出了run()方法，該線程結束生命周期。
這5種狀態涉及到的內容包括Object類, Thread和synchronized關鍵字。這些內容我們會在後面的章節中逐個進行學習。
Object類，定義了wait(), notify(), notifyAll()等休眠/喚醒函數。
Thread類，定義了一些列的線程操作函數。例如，sleep()休眠函數, interrupt()中斷函數, getName()獲取線程名稱等。
synchronized，是關鍵字；它區分為synchronized代碼塊和synchronized方法。synchronized的作用是讓線程獲取對象的同步鎖。
在後面詳細介紹wait(),notify()等方法時，我們會分析為什麽“wait(), notify()等方法要定義在Object類，而不是Thread類中”。
在學習Java並發之前我們需要先理解一些基本的概念：共享、可變、線程安全性、線程同步、原子性、可見性、有序性。
共享和可變
要編寫線程安全的代碼，其核心在於對共享的和可變的狀態進行訪問。
“共享”就意味著變量可以被多個線程同時訪問。我們知道系統中的資源是有限的，不同的線程對資源都是具有著同等的使用權。有限、公平就意味著競爭，競爭就有可能會引發線程問題。
“可變”是指變量的值在其生命周期內是可以發生改變的。“可變”對應的是“不可變”。我們知道不可變的對象一定是線程安全的，並且永遠也不需要額外的同步（因為一個不可變的對象只要構建正確，其外部可見狀態永遠都不會發生改變）。所以“可變”意味著存在線程不安全的風險。解決辦法：
1、不在線程中共享該狀態變量，可以將變量封裝到方法中。
2、將狀態變量修改為不可變的變量（final）。
3、訪問狀態變量時使用同步策略。
4、使用原子變量類。
線程安全性
線程安全是一個比較復雜的概念。其核心概念就是正確性。所謂正確性就是某各類的行為與其規範完全一致，即其近似與“所見即所知（we know it when we see it）”。當多個線程訪問某各類時，不管運行時環境采用何種調度方式或者這些線程將如何交替執行，並且在主調代碼中不需要任何額外的同步或者協同，這個類都能表現出正確的行為，那麽就稱這個類是線程安全的。（引自：《Java並發編程實戰》）
線程同步
線程通過其核心就在於一個“同”。所謂“同”就是協同、協助、配合，“同步”就是協同步調昨，也就是按照預定的先後順序進行運行，即“你先，我等， 你做完，我再做”。
線程同步，就是當線程發出一個功能調用時，在沒有得到結果之前，該調用就不會返回，其他線程也不能調用該方法。就一般而言，我們在說同步、異步的時候，特指那些需要其他組件來配合或者需要一定時間來完成的任務。在多線程編程裏面，一些較為敏感的數據時不允許被多個線程同時訪問的，使用線程同步技術，確保數據在任何時刻最多只有一個線程訪問，保證數據的完整性。
線程同步的機制主要有：臨界區、互斥量、事件、信號量四種方式
1、臨界區：通過對多線程的串行化來訪問公共資源或一段代碼，速度快，適合控制數據訪問。在任意時刻只允許一個線程對共享資源進行訪問，如果有多個線程試圖訪問公共資源，那麽在有一個線程進入後，其他試圖訪問公共資源的線程將被掛起，並一直等到進入臨界區的線程離開，臨界區在被釋放後，其他線程才可以搶占。
2、互斥量：采用互斥對象機制。 只有擁有互斥對象的線程才有訪問公共資源的權限，因為互斥對象只有一個，所以能保證公共資源不會同時被多個線程訪問。互斥不僅能實現同一應用程序的公共資源安全共享，還能實現不同應用程序的公共資源安全共享。
3、信號量：它允許多個線程在同一時刻訪問同一資源，但是需要限制在同一時刻訪問此資源的最大線程數目。
4、事 件： 通過通知操作的方式來保持線程的同步，還可以方便實現對多個線程的優先級比較的操作。
【引自：百度百科】
原子性
原子是世界上最小的單位，具有不可分割性。在我們編程的世界裏，某個操作如果不可分割我們就稱之為該操作具有原子性。例如：i = 0,這個操作是不可分割的，所以該操作具有原子性。如果某個操作可以分割，那麽該操作就不具備原子性，例如i++。非原子操作都存在線程安全問題，這個時候我們需要使用同步機制來保證這些操作變成原子操作，來確保線程安全。
可見性
線程可見性是指線程之間的可見性，即一個線程對狀態的修改對另一個線程是可見的，也就是一個線程修改的結果，另外一個線程立馬就知道了。比如volitile修飾的變量，就具備可見性。
有序性
有序性指的是數據不相關的變量在並發的情況下，實際執行的結果和單線程的執行結果是一樣的，不會因為重排序的問題導致結果不可預知。volatile, final, synchronized，顯式鎖都可以保證有序性。
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