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Java多線程的知識學(xué)習(xí)

賦能網(wǎng) 2023-05-10 57


進(jìn)程和線程的區(qū)別:

      進(jìn)程:每個進(jìn)程都有獨立的代碼和數(shù)據(jù)空間(進(jìn)程上下文),進(jìn)程間的切換會有較大的開銷,一個進(jìn)程包含1--n個線程。

      線程:同一類線程共享代碼和數(shù)據(jù)空間,每個線程有獨立的運行棧和程序計數(shù)器(PC),線程切換開銷小。

      多進(jìn)程是指操作系統(tǒng)能同時運行多個任務(wù)(程序);多線程是指在同一程序中有多個順序流在執(zhí)行。

      線程和進(jìn)程一樣分為五個階段:創(chuàng)建、就緒、運行、阻塞、終止。

      在java中要想實現(xiàn)多線程,有兩種手段,一種是繼續(xù)Thread類,另外一種是實現(xiàn)Runable接口。

一、擴(kuò)展java.lang.Thread類

      程序啟動運行main時候,java虛擬機啟動一個進(jìn)程,主線程main在main()調(diào)用時候被創(chuàng)建。隨著調(diào)用其他對象的start方法,另外的線程也啟動了,這樣,整個應(yīng)用就在多線程下運行。

      注意:start()方法的調(diào)用后并不是立即執(zhí)行多線程代碼,而是使得該線程變?yōu)榭蛇\行態(tài)(Runnable),什么時候運行是由操作系統(tǒng)決定的。

      從程序運行的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),多線程程序是亂序執(zhí)行。因此,只有亂序執(zhí)行的代碼才有必要設(shè)計為多線程。

      Thread.sleep()方法調(diào)用目的是不讓當(dāng)前線程獨自霸占該進(jìn)程所獲取的CPU資源,以留出一定時間給其他線程執(zhí)行的機會。

      實際上所有的多線程代碼執(zhí)行順序都是不確定的,每次執(zhí)行的結(jié)果都是隨機的。但是start方法重復(fù)調(diào)用的話,會出現(xiàn)java.lang.IllegalThreadStateException異常。

二、實現(xiàn)java.lang.Runnable接口

      通過實現(xiàn)Runnable接口,使得類有了多線程類的特征。run()方法是多線程程序的一個約定。所有的多線程代碼都在run方法里面。Thread類實際上也是實現(xiàn)了Runnable接口的類。

      在啟動的多線程的時候,需要先通過Thread類的構(gòu)造方法Thread(Runnable target) 構(gòu)造出對象,然后調(diào)用Thread對象的start()方法來運行多線程代碼。

      實際上所有的多線程代碼都是通過運行Thread的start()方法來運行的。因此,不管是擴(kuò)展Thread類還是實現(xiàn)Runnable接口來實現(xiàn)多線程,最終還是通過Thread的對象的API來控制線程的,熟悉Thread類的API是進(jìn)行多線程編程的基礎(chǔ)。

三、Thread和Runnable的區(qū)別

      實現(xiàn)Runnable接口比繼承Thread類所具有的優(yōu)勢:

      1)適合多個相同的程序代碼的線程去處理同一個資源;

      2)可以避免java中的單繼承的限制;

      3)增加程序的健壯性,代碼可以被多個線程共享,代碼和數(shù)據(jù)獨立。

四、線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換

      1、新建狀態(tài)(New):新創(chuàng)建了一個線程對象。

      2、就緒狀態(tài)(Runnable):線程對象創(chuàng)建后,其他線程調(diào)用了該對象的start()方法。該狀態(tài)的線程位于可運行線程池中,變得可運行,等待獲取CPU的使用權(quán)。

      3、運行狀態(tài)(Running):就緒狀態(tài)的線程獲取了CPU,執(zhí)行程序代碼。

      4、阻塞狀態(tài)(Blocked):阻塞狀態(tài)是線程因為某種原因放棄CPU使用權(quán),暫時停止運行。直到線程進(jìn)入就緒狀態(tài),才有機會轉(zhuǎn)到運行狀態(tài)。阻塞的情況分三種:

      1》等待阻塞:運行的線程執(zhí)行wait()方法,JVM會把該線程放入等待池中。

      2》同步阻塞:運行的線程在獲取對象的同步鎖時,若該同步鎖被別的線程占用,則JVM會把該線程放入鎖池中。

      3》其他阻塞:運行的線程執(zhí)行sleep()或join()方法,或者發(fā)出了I/O請求時,JVM會把該線程置為阻塞狀態(tài)。當(dāng)sleep()狀態(tài)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(zhuǎn)入就緒狀態(tài)。

      5、死亡狀態(tài)(Dead):線程執(zhí)行完了或者因異常退出了run()方法,該線程結(jié)束生命周期。

五、線程調(diào)度

1、調(diào)整線程優(yōu)先級:Java線程有優(yōu)先級,優(yōu)先級高的線程會獲得較多的運行機會。 

      Java線程的優(yōu)先級用整數(shù)表示,取值范圍是1~10,Thread類有以下三個靜態(tài)常量:

      static int MAX_PRIORITY、線程可以具有的最高優(yōu)先級,取值為10。

      static int MIN_PRIORITY、線程可以具有的最低優(yōu)先級,取值為1。

      static int NORM_PRIORITY、分配給線程的默認(rèn)優(yōu)先級,取值為5。 

       Thread類的setPriority()和getPriority()方法分別用來設(shè)置和獲取線程的優(yōu)先級。

      每個線程都有默認(rèn)的優(yōu)先級。主線程的默認(rèn)優(yōu)先級為Thread.NORM_PRIORITY。

      線程的優(yōu)先級有繼承關(guān)系,比如A線程中創(chuàng)建了B線程,那么B將和A具有相同的優(yōu)先級。

      JVM提供了10個線程優(yōu)先級,但與常見的操作系統(tǒng)都不能很好的映射。如果希望程序能移植到各個操作系統(tǒng)中,應(yīng)該僅僅使用Thread類有以下三個靜態(tài)常量作為優(yōu)先級,這樣能保證同樣的優(yōu)先級采用了同樣的調(diào)度方式。

2、線程睡眠:

      Thread.sleep(long millis)方法,使線程轉(zhuǎn)到阻塞狀態(tài)。millis參數(shù)設(shè)定睡眠的時間,以毫秒為單位。當(dāng)睡眠結(jié)束后,就轉(zhuǎn)為就緒(Runnable)狀態(tài)。sleep()平臺移植性好。 

3、線程等待:

      Object類中的wait()方法,導(dǎo)致當(dāng)前的線程等待,直到其他線程調(diào)用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 喚醒方法。這個兩個喚醒方法也是Object類中的方法,行為等價于調(diào)用 wait(0) 一樣。

4、線程讓步:

      Thread.yield() 方法,暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的線程對象,把執(zhí)行機會讓給相同或者更高優(yōu)先級的線程。

5、線程加入:

      join()方法,等待其他線程終止。在當(dāng)前線程中調(diào)用另一個線程的join()方法,則當(dāng)前線程轉(zhuǎn)入阻塞狀態(tài),直到另一個進(jìn)程運行結(jié)束,當(dāng)前線程再由阻塞轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)。

6、線程喚醒:

      Object類中的notify()方法,喚醒在此對象監(jiān)視器上等待的單個線程。如果所有線程都在此對象上等待,則會選擇喚醒其中一個線程。選擇是任意性的,并在對實現(xiàn)做出決定時發(fā)生。線程通過調(diào)用其中一個 wait 方法,在對象的監(jiān)視器上等待。 直到當(dāng)前的線程放棄此對象上的鎖定,才能繼續(xù)執(zhí)行被喚醒的線程。被喚醒的線程將以常規(guī)方式與在該對象上主動同步的其他所有線程進(jìn)行競爭;例如,喚醒的線程在作為鎖定此對象的下一個線程方面沒有可靠的特權(quán)或劣勢。類似的方法還有一個notifyAll(),喚醒在此對象監(jiān)視器上等待的所有線程。

六、線程同步

      1、synchronized關(guān)鍵字的作用域有二種:

      一種是某個對象實例內(nèi),synchronized aMethod(){}可以防止多個線程同時訪問這個對象的synchronized方法(如果一個對象有多個synchronized方法,只要一個線程訪問了其中的一個synchronized方法,其它線程不能同時訪問這個對象中任何一個synchronized方法)。這時,不同的對象實例的synchronized方法是不相干擾的。也就是說,其它線程照樣可以同時訪問相同類的另一個對象實例中的synchronized方法;

      第二種是某個類的范圍,synchronized static aStaticMethod{}防止多個線程同時訪問這個類中的synchronized static 方法。它可以對類的所有對象實例起作用。

      2、除了方法前用synchronized關(guān)鍵字,synchronized關(guān)鍵字還可以用于方法中的某個區(qū)塊中,表示只對這個區(qū)塊的資源實行互斥訪問。用法是: synchronized(this){},它的作用域是當(dāng)前對象;

      3、synchronized關(guān)鍵字是不能繼承的,也就是說,基類的方法synchronized f(){} 在繼承類中并不自動是synchronized f(){},而是變成了f(){}。繼承類需要你顯式的指定它的某個方法為synchronized方法。

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