Java线程模型

Java 运行时在很多方面依赖线程，类库设计也按多线程来考虑。实际上 Java 用线程让整个环境异步，避免 CPU 空转浪费。

对照单线程更容易看清优势。单线程常用轮询事件循环：一条线程在无限循环里询问事件序列，决定下一步。一旦某处理程序占住，别的事件只能等。线程因为等资源阻塞时，整个程序停住。

一、多线程取消轮询

Java 多线程的优点是取消主循环 / 轮询。一条线程可以暂停而不拖垮其他部分：等网络、等用户输入的空闲可以给别人用。动画循环可以每帧间隙睡一秒，而不暂停整个系统。出现阻塞时，只挂起那一条线程。

二、线程的几种状态

线程可以正在运行（running），只要拿到 CPU 就能跑。运行中的线程可以被挂起（suspend）临时中断，之后再恢复（resume）从停下的地方继续。等资源时会被阻塞（block）。任何时候都可以终止（terminate）；一旦终止就不能再恢复。

三、优先级与上下文转换

Java 给每个线程一个整型优先级，用来决定何时从一条运行中的线程切到另一条，这叫上下文转换（context switch）。单独一条线程时，优先级高并不等于跑得更快。

• 线程可以主动放弃控制（IO、sleep、阻塞、yield）。此时就绪队列里优先级最高的获得 CPU。
• 高优先级线程可以抢占：低优先级即使不让，也会被先占。这叫有优先权的多任务。
• 同优先级时，Windows 一类系统常按时间片轮转；Solaris 2.x 一类则依赖线程主动放弃，否则对等线程可能跑不到。

警告：不同操作系统下，等优先级线程的上下文转换行为可能不一样，据此写逻辑容易出错。

四、同步、消息与 Thread / Runnable

多线程引入异步行为，共享链表这类结构时必须防止一个线程在写、另一个在读。Java 在管程（monitor，C.A.R. Hoare 提出）模型上提供语言级同步：没有单独的 Monitor 类，每个对象都有隐式管程；调用同步方法时自动进入。一条线程待在某对象的同步方法里时，其他线程不能再调该对象的同步方法。

线程拆开之后要定义联系。别的语言常靠操作系统做线程间通信，成本高。Java 通过对象上预定的方法，让一条线程进入同步方法后 wait，直到另一条明确 notify 它出来。

多线程建立在 Thread 类及其伙伴接口 Runnable 上。Thread 封装线程的执行；你不能直接引用运行中线程的状态，只能通过代理（Thread 实例）操作。要创建新线程，程序必须扩展 Thread 或实现 Runnable。到目前为止的例子都是单线程；后面从所有 Java 程序都有的那条线——主线程——开始讲如何创建和管理。

一句话总结：多线程用暂停换轮询，阻塞只停一条；优先级决定何时切换，共享数据靠对象隐式管程，新建线程要么 extend Thread，要么 implement Runnable。