线程基础 第一篇：线程的定义、状态、属性、简单实现线程

   本文主要讲了java中线程以及多线程的使用方法、线程同步、线程状态及线程间相互通信等。首先让我们来了解下在操作系统中的进程和线程：

一、线程与进程的定义

　　（1）进程：(Process)是计算机中的程序关于某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，是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体;在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

　　总结来说：

　　进程：每个进程都有独立的代码和数据空间（进程上下文），进程间的切换会有较大的开销，一个进程包含1--n个线程。（进程是资源分配的最小单位）

　  （2）1.线程：有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP)，是程序执行流的最小单元。一个标准的线程由线程ID，当前指令指针(PC)，寄存器集合和堆栈组成。另外，线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点儿在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤消另一个线程，同一进程中的多个线程之间可以并发执行。由于线程之间的相互制约，致使线程在运行中呈现出间断性。线程也有就绪、阻塞和运行三种基本状态。就绪状态是指线程具备运行的所有条件，逻辑上可以运行，在等待处理机;运行状态是指线程占有处理机正在运行;阻塞状态是指线程在等待一个事件(如某个信号量)，逻辑上不可执行。每一个程序都至少有一个线程，若程序只有一个线程，那就是程序本身。

       　   2.多线程：线程是程序中一个单一的顺序控制流程。进程内一个相对独立的、可调度的执行单元，是系统独立调度和分派CPU的基本单位指运行中的程序的调度单位。在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。

 　  总结来说：

　　线程：同一类线程共享代码和数据空间，每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC)，线程切换开销小。（线程是cpu调度的最小单位）

　　　　多进程是指操作系统能同时运行多个任务（程序）。

　　　　多线程是指在同一程序中有多个顺序流在执行。

二、线程与进程的共同点和区别

　　（1）共同点：

　　　　　　线程和进程一样分为五个阶段：创建、就绪、运行、阻塞、终止。

　　（2）区别：

　　　　　　线程和进程的区别在于，子进程和父进程有不同的代码和数据空间，而多个线程则共享数据空间，每个线程有自己的执行堆栈和程序计数器为其执行上下文。多线程主要是为了节约CPU时间，发挥利用，根据具体情况而定。线程的运行中需要使用计算机的内存资源和CPU。

　　　　线程与进程的区别可以归纳为以下几点：

　　　　　　1）地址空间和其它资源（如打开文件）：进程间相互独立，同一进程的各线程间共享。某进程内的线程在其它进程不可见。

　　　　　　2）通信：进程间通信IPC，线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）来进行通信——需要进程同步和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性。

　　　　　　3）调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。

　　　　　　4）在多线程OS中，进程不是一个可执行的实体。

　　（3）线程的状态：

　　　　　　就绪：线程分配了CPU以外的全部资源，等待获得CPU调度

　　　　　　执行：线程获得CPU，正在执行

   　　　　　阻塞：线程由于发生I/O或者其他的操作导致无法继续执行，就放弃处理机，转入线程就绪

　　（4）属性（特点）

  　　　　线程在多线程OS中，通常是在一个进程中包括多个线程，每个线程都是作为利用CPU的基本单位，是花费最小开销的实体。线程具有以下属性。

　　　　①轻型实体

　　　　　　线程中的实体基本上不拥有系统资源，只是有一点必不可少的、能保证独立运行的资源，比如，在每个线程中都应具有一个用于控制线程运行的线程控制块TCB，用于指示被执行指令序列的程序计数器、保留局部变量、少数状态参数和返回地址等的一组寄存器和堆栈。

　　　　②独立调度和分派的基本单位。

　　　　　　在多线程OS中，线程是能独立运行的基本单位，因而也是独立调度和分派的基本单位。由于线程很“轻”，故线程的切换非常迅速且开销小。

　　　　③可并发执行。

　　　　　　在一个进程中的多个线程之间，可以并发执行，甚至允许在一个进程中所有线程都能并发执行；同样，不同进程中的线程也能并发执行。

　　　　④共享进程资源。

　　　　　　在同一进程中的各个线程，都可以共享该进程所拥有的资源，这首先表现在：所有线程都具有相同的地址空间（进程的地址空间），这意味着，线程可以访问该地址空间的每一个虚地址；此外，还可以访问进程所拥有的已打开文件、定时器、信号量机构等。

三、简单的线程实现

　　在java中要想实现线程，主要有两种手段，一种是继续Thread类，另外一种是实现Runable接口.好了，话不多说，下面我们开始演示demo：

　　　　（一）演示背景：假设我们有一个卖票系统，共有50张票，现在只有一个窗口，那么写到代码中就是一个线程（窗口代表卖票的线程）

　　　　　　1）继承Thread类的方法

/**
 *@functon 卖票系统中的窗口 
 *@author 温煦（昵称：沉沦之巅）
 *@time 2017.12.1 
 */

package TicketShop;

//继承Thread类的线程
public class SaleTickets extends Thread{
    
    //获得票的类
    public Tickets tic;
    
    //有参构造
    public SaleTickets(Tickets tic) {
        super();
        this.tic = tic;
    }

    //继承Thread中的run方法，进行重写
    @Override
    public  void run() {
        //while判断当票数为零时停止销售
        while(tic.getCount()>=0){
            sale();
        }
    }

    //卖票的方法
    public  void sale() {
        //判断当票数大于0时卖票
        if(tic.getCount()>0){
            //获取当前线程的名字，直观的看出是哪个线程，当然只有一个线程时可以不用
            String threadname = Thread.currentThread().getName();
            //打印输出卖的是第几张票
            System.out.println(threadname+":第"+tic.getCount()+"张票已售出！");
            //卖完之后要让票的总数减1
            tic.setCount(tic.getCount()-1);
            try {
                //线程沉睡0.2秒，只是方便看演示效果
                Thread.currentThread().sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }else{//当票数为0是输出“票已售空"
            //因为while还在循环，所以要减一，否则会进入“票已售空”无限死循环
            tic.setCount(tic.getCount()-1);
            System.out.println("票已售空！");
        }
    }

    //票类的set和get方法
    public Tickets getTic() {
        return tic;
    }

    public void setTic(Tickets tic) {
        this.tic = tic;
    }
}

　　　　　　2）实现Runnable接口的方法

/**
*@functon 卖票系统中的窗口 
*@author 温煦（昵称：沉沦之巅）
*@time 2017.12.1 
*/
package TicketShop;
//此类为实现Runnable的接口的方法来演示线程，
//与上面的继承的Thread里面的属性与方法完全一样，注释我就不一一写了哦（手动捂脸，好懒）
public class SaleTicketsbyRannable implements Runnable{

    public Tickets tic;

    public SaleTicketsbyRannable(Tickets tic) {
        super();
        this.tic = tic;
    }

    @Override
    public void run() {
        while(tic.getCount()>=0){
            sale();
        }
    }
    
    public  void sale() {
        
        if(tic.getCount()>0){
            String threadname = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println(threadname+":第"+tic.getCount()+"张票已售出！");
            tic.setCount(tic.getCount()-1);
            try {
                Thread.currentThread().sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }else{
            tic.setCount(tic.getCount()-1);
            System.out.println("票已售空！");
        }
    }

    public Tickets getTic() {
        return tic;
    }


    public void setTic(Tickets tic) {
        this.tic = tic;
    }

}

　　　　　

　　　　　3）票的类　　　

　

/**
 *@functon 卖票系统中的总票数 
 *@author 温煦（昵称：沉沦之巅）
 *@time 2017.12.1 
 */

package TicketShop;

//此类为要卖的票，所有要卖的票都要从这里取
public class Tickets {
    //因是一个demo，所以票类里没有那么多的属性值
    //票的总数
    private int count;

    //有参构造
    public Tickets(int count) {
        super();
        this.count = count;
    }
    
    //无参构造
    public Tickets() {
        super();
    }
    
    //set和get方法
    public int getCount() {
        return count;
    }
    public void setCount(int count) {
        this.count = count;
    }
}

　　　　4）分别演示卖票结果

　　　　　　1.演示继承Thread类的方法

/**
 *@functon 卖票系统演示（用继承Thread类的方法）
 *@author 温煦（昵称：沉沦之巅）
 *@time 2017.12.1 
 */

package TicketShop;

public class TestSale {

    public static void  main(String[] args) {
        
        //new一个票的实体类，并给它50张票
        Tickets tic = new Tickets(50);
        //创建  
        SaleTickets st = new SaleTickets(tic);
        //因此对象已经继承Thread类所以可以直接调用
        //执行
        st.start();
    }
}

　　　　　

　　　　　2.演示实现Rannble接口的方法

/**
 *@functon 卖票系统演示（用实现Rannble接口的方法）
 *@author 温煦（昵称：沉沦之巅）
 *@time 2017.12.1 
 */

package TicketShop;

public class TestSale {

    public static void  main(String[] args) {
        
        //new一个票的实体类，并给它50张票
        Tickets tic = new Tickets(50);
        //创建  
        SaleTicketsbyRannable str = new SaleTicketsbyRannable(tic);
        //因此对象没有继承Thread类所以不可以直接调用
        //需要new一个Thread
        Thread st = new Thread(str);
        //执行
        st.start();
    }
}

　　　　5）演示效果：两种方法执行线程的演示效果均一样（因票数太多，就没有全部贴出来，不要怪我哦，如果想要验证的话，你可以自己尝试一下）

  Thread-0:第50张票已售出！
  Thread-0:第49张票已售出！

...
... ...

Thread-0:第11张票已售出！
Thread-0:第10张票已售出！
Thread-0:第9张票已售出！
Thread-0:第8张票已售出！
Thread-0:第7张票已售出！
Thread-0:第6张票已售出！
Thread-0:第5张票已售出！
Thread-0:第4张票已售出！
Thread-0:第3张票已售出！
Thread-0:第2张票已售出！
Thread-0:第1张票已售出！
票已售空！

 　　　　如上演示效果所示：单个线程会依次执行任务，直到票已售完为止，这就是本篇的运用两种方法执行线程的小demo。

 　　　　如这篇你已经理解，那么恭喜你已经踏上了线程的第一节台阶，嘻嘻（悄悄告诉你哦，第二篇是实现线程之间的同步，如果有兴趣就去看看吧！）

　　　　声明：此篇以及之后几篇都为本人在学习和复习阶段整理笔记所写，包括上网搜的知识，所以如有侵权，请告知！