Java中的多线程

一、线程的创建方式

JUC中为Java多线程提供了很多工具，其中创建线程有四种方式：

继承Thread类并重写run()方法：
开发者可以自定义一个类继承Thread类，并重写run()方法。然后创建该类的实例，并调用start()方法执行。
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println(“Thread running”);
}
}
MyThread t = new MyThread();
t.start(); // 启动线程
实现Runnable接口并传给Thread的构造函数：
一个类不能继承多个类，但是可以实现多个接口。因此可以将目标类实现Runnable接口，并将其传给Thread构造器（也可以直接传lambda表达式给构造器）。
Runnable task = () -> System.out.println(“Runnable running”);
Thread t = new Thread(task);
t.start(); // 启动线程
实现Callable接口，并采用FutureTask类包装，最后传入Thread构造器：
实现Callable接口可以通过FutureTask实例获取线程执行的返回值。
Callable task = () -> {
System.out.println(“Callable running”);
return 42;
};
FutureTask futureTask = new FutureTask<>(task);
Thread t = new Thread(futureTask);
t.start(); // 启动线程
通过Executor框架创建线程池：
通过submit()或者execute()方法执行任务，避免反复创建和销毁线程。
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
executor.submit(() -> System.out.println(“Executor running”));
executor.shutdown();

Java的线程生命周期中有以下六种状态：

新建（NEW） ：
当一个线程对象被创建时，Java不会立刻启动这个线程，而是将这个线程置于新建状态下。
可运行（RUNNABLE） ：
当这个线程对象执行start()方法时，就会进入可运行状态。
tip ：可运行状态不代表线程正在运行，线程正在等待时间片分配也是可运行状态。
阻塞（BLOCKED） ：
当线程试图进入一个同步代码块，但是此时所获取的锁被其它线程占用时，就会进入阻塞状态。
等待（WAITING） ：
当线程调用Object.wait()、Thread.join()方法时，线程就会进入等待状态，直到被notify()或notifyAll()方法唤醒。
超时等待（TIMED_WAITING） ：
如果线程调用了带超时时间的方法，如 Thread.sleep(long millis)、wait(long timeout) 或 join(long millis)，就会进入超时等待状态。
终止（TERMINATED） ：
当run()方法执行完毕或未捕获异常而提前结束时，线程就会进入终止状态。

流程如图：
线程的生命周期

线程上下文的切换 ，指的是CPU从一个线程切换到另一个线程是，操作系统需要保存当前线程的执行状态，并加载下一个线程的执行状态，以便它们能够正确运行。执行状态有：寄存器状态 、程序计数器状态 、栈信息 、线程优先级 等。

有四种情况：

CPU时间片耗尽 ：
操作系统为每个线程都分配了一定的时间片，当规定时间片内线程没有执行完毕自身任务时，操作系统会强制切换到下一线程，触发线程上下文切换。
线程主动让出CPU ：
当线程执行到Three.sleep()、Object.wait()等方法时，线程会主动让出CPU，触发线程上下文切换。
调用了阻塞类型的系统中断 ：
当线程进行IO操作时，因为IO操作通常需要等待外部资源，所以线程会被挂起，触发线程上下文切换。
被结束或者终止运行 。

线程上下文切换虽然可以实现多任务并发执行，但是它也会带来CPU时间消耗 、缓存失效 、资源竞争 等问题，增大了性能损耗。