大部分操作系统(如Windows、Linux)的任务调度是采用时间片轮转的抢占式调度方式，也就是说一个任务执行一小段时间后强制暂停去执行下一个任务，每个任务轮流执行。

多任务运行过程的示意图如下：

1.1操作系统中的任务调度

我们都知道计算机的核心是CPU，它承担了所有的计算任务；而操作系统是计算机的管理者，它负责任务的调度、资源的分配和管理，统领整个计算机硬件；应用程序侧是具有某种功能的程序，程序是运行于操作系统之上的。
进程是一个具有一定独立功能的程序在一个数据集上的一次动态执行的过程，是操作系统进行资源分配和调度的一个独立单位，是应用程序运行的载体。进程是一种抽象的概念，从来没有统一的标准定义。进程一般由程序、数据集合和进程控制块三部分组成。程序用于描述进程要完成的功能，是控制进程执行的指令集；数据集合是程序在执行时所需要的数据和工作区；程序控制块(Program Control Block，简称PCB)，包含进程的描述信息和控制信息，是进程存在的唯一标志。
进程具有的特征：
动态性：进程是程序的一次执行过程，是临时的，有生命期的，是动态产生，动态消亡的；
并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行；
独立性：进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；
结构性：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。

1.3 线程

在早期的操作系统中并没有线程的概念，进程是能拥有资源和独立运行的最小单位，也是程序执行的最小单位。任务调度采用的是时间片轮转的抢占式调度方式，而进程是任务调度的最小单位，每个进程有各自独立的一块内存，使得各个进程之间内存地址相互隔离。
后来，随着计算机的发展，对CPU的要求越来越高，进程之间的切换开销较大，已经无法满足越来越复杂的程序的要求了。于是就发明了线程，线程是程序执行中一个单一的顺序控制流程，是程序执行流的最小单元，是处理器调度和分派的基本单位。一个进程可以有一个或多个线程，各个线程之间共享程序的内存空间(也就是所在进程的内存空间)。一个标准的线程由线程ID、当前指令指针(PC)、寄存器和堆栈组成。而进程由内存空间(代码、数据、进程空间、打开的文件)和一个或多个线程组成。

       进程与线程的资源共享关系

单线程与多线程的关系

 线程是一个程序的多个执行路径，执行调度的单位，依托于进程存在。 线程不仅可以共享进程的内存，而且还拥有一个属于自己的内存空间，这段内存空间也叫做线程栈，是在建立线程时由系统分配的，主要用来保存线程内部所使用的数据，如线程执行函数中所定义的变量。

注意：Java中的多线程是一种抢占机制而不是分时机制。抢占机制指的是有多个线程处于可运行状态，但是只允许一个线程在运行，他们通过竞争的方式抢占CPU。
 线程的定义（Defining）

  定义一个线程（Defining a Thread）有两种方法

  1) 继承java.lang.Thread类

  2) 实现java.lang.Runnable接口

  1) 继承java.lang.Thread类

/**
 * 使用继承java.lang.Thread类的方式创建一个线程
 * 
 * 
 */
public class ThreadTest extends Thread {


    /**
     * 重写（Override）run()方法 JVM会自动调用该方法
     */
    public void run() {
        System.out.println("I'm running!");
    }
}

   注意：重写(override)run()方法在该线程的start()方法被调用后，JVM会自动调用run方法来执行任务；但是重载（overload）run()方法，该方法和普通的成员方法一样，并不会因调用该线程的start()方法而被JVM自动运行。 例如：

 public class ThreadTest1 extends Thread {

    /**
     * 重写（Override）run()方法 JVM会自动调用该方法
     */
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("I'm running!");
    }

    /**
     * 重载（Overload）run()方法 和普通的方法一样，并不会在该线程的start()方法被调用后被JVM自动运行
     */
    public void run(int times) {
        System.out.println("I'm running!(Overload)");
    }
}

不建议使用此方法定义线程，因为采用继承Thread的方式定义线程后，你不能在继承其他的类了，导致程序的可扩展性大大降低。

  2) 实现java.lang.Runnable接口

 /**
 * 通过实现Runnable接口创建一个线程
 * @author DreamSea
 */
public class ThreadTest2 implements Runnable {
    public void run() {
            System.out.println("I'm running!");
    }
}

2.3 线程的启动

 何一个线程的执行的前提都是必须有Thread class的实例存在，并且通过调用run()方法启动线程。

   1）如果线程是继承Thread类，则创建方式如下：
  

     ThreadTest1 tt = new ThreadTest1();
     tt.start();

   2）如果是实现Runnable接口，则创建方式如下：

     ThreadTest2 tt = new ThreadTest2();
     Thread t = new Thread(tt);
     t.start();

2.4 线程的状态

  线程状态图

新生状态（New）： 当一个线程的实例被创建即使用new关键字和Thread类或其子类创建一个线程对象后，此时该线程处于新生(new)状态，处于新生状态的线程有自己的内存空间，但该线程并没有运行，此时线程还不是活着的（not alive）；

　 　就绪状态（Runnable）： 通过调用线程实例的start()方法来启动线程使线程进入就绪状态(runnable)；处于就绪状态的线程已经具备了运行条件，但还没有被分配到CPU即不一定会被立即执行，此时处于线程就绪队列，等待系统为其分配CPCU，等待状态并不是执行状态； 此时线程是活着的（alive）；

　　 运行状态（Running）： 一旦获取CPU(被JVM选中)，线程就进入运行(running)状态，线程的run()方法才开始被执行；在运行状态的线程执行自己的run()方法中的操作，直到调用其他的方法而终止、或者等待某种资源而阻塞、或者完成任务而死亡；如果在给定的时间片内没有执行结束，就会被系统给换下来回到线程的等待状态；此时线程是活着的（alive）；

　　 阻塞状态（Blocked）：通过调用join()、sleep()、wait()或者资源被暂用使线程处于阻塞(blocked)状态；处于Blocking状态的线程仍然是活着的（alive）


　　 死亡状态（Dead）：当一个线程的run()方法运行完毕或被中断或被异常退出，该线程到达死亡(dead)状态。此时可能仍然存在一个该Thread的实例对象，当该Thready已经不可能在被作为一个可被独立执行的线程对待了，线程的独立的call stack已经被dissolved。一旦某一线程进入Dead状态，他就再也不能进入一个独立线程的生命周期了。对于一个处于Dead状态的线程调用start()方法，会出现一个运行期(runtime exception)的异常；处于Dead状态的线程不是活着的（not alive）。

 

  2.5 线程的方法（Method）、属性（Property）

1）优先级（priority）

每个类都有自己的优先级，一般property用1-10的整数表示，默认优先级是5，优先级最高是10；优先级高的线程并不一定比优先级低的线程执行的机会高，只是执行的机率高；默认一个线程的优先级和创建他的线程优先级相同；

2）Thread.sleep()/sleep(long millis)

当前线程睡眠/millis的时间（millis指定睡眠时间是其最小的不执行时间，因为sleep(millis)休眠到达后，无法保证会被JVM立即调度）；sleep()是一个静态方法(static method) ，所以他不会停止其他的线程也处于休眠状态；线程sleep()时不会失去拥有的对象锁。 作用：保持对象锁，让出CPU，调用目的是不让当前线程独自霸占该进程所获取的CPU资源，以留一定的时间给其他线程执行的机会；

3）Thread.yield()

  让出CPU的使用权，给其他线程执行机会、让同等优先权的线程运行（但并不保证当前线程会被JVM再次调度、使该线程重新进入Running状态），如果没有同等优先权的线程，那么yield()方法将不会起作用。

4）thread.join()

 使用该方法的线程会在此之间执行完毕后再往下继续执行。


5）object.wait()

  当一个线程执行到wait()方法时，他就进入到一个和该对象相关的等待池(Waiting Pool)中，同时失去了对象的机锁—暂时的，wait后还要返还对象锁。当前线程必须拥有当前对象的锁，如果当前线程不是此锁的拥有者，会抛出IllegalMonitorStateException异常,所以wait()必须在synchronized block中调用。

6）object.notify()/notifyAll()

  唤醒在当前对象等待池中等待的第一个线程/所有线程。notify()/notifyAll()也必须拥有相同对象锁，否则也会抛出IllegalMonitorStateException异常。

7）Synchronizing Block

 Synchronized Block/方法控制对类成员变量的访问；Java中的每一个对象都有唯一的一个内置的锁，每个Synchronized Block/方法只有持有调用该方法被锁定对象的锁才可以访问，否则所属线程阻塞；机锁具有独占性、一旦被一个Thread持有，其他的Thread就不能再拥有（不能访问其他同步方法），方法一旦执行，就独占该锁，直到从该方法返回时才将锁释放，此后被阻塞的线程方能获得该锁，重新进入可执行状态。