多线程

1. 程序和进程区别

2. 多线程实现

Thread 类位于 java.lang 中,表示进程中的执行线程。实现多线程有两种方式:

  • 继承 Thread
 1 class MyThread extends Thread {
 2 
 3     @Override
 4     public void run() {
 5         
 6     }
 7 }
 8 public class Test01 {
 9     public static void main(String[] args) {
10         MyThread t1 = new MyThread();
11         t1.start();
12     }
13 }
  • 实现 Runnable 接口
 1 class MyRun implements Runnable {
 2 
 3     @Override
 4     public void run() {
 5         
 6     }
 7 }
 8 public class Test {
 9     public static void main(String[] args) {
10         MyRun run = new MyRun();
11         Thread t1 = new Thread(run);
12         t1.start();
13     }
14 }

多线程提高了cpu利用率,但程序的复杂度也随之增加。一旦线程开始执行,很难通过其他方式控制线程的轨迹。多个线程抢占CPU导致线程的运行轨迹不确定。

总结:

  1. 多线程抢占CPU执行,可能在任意位置被切换出去(挂起)。
  2. 多线程抢占到CPU后,从上次挂起的位置开始执行(先恢复上次的执行堆栈)。
  3. 多线程都可以独立运行,相互不干扰,多个线程都可以能访问共享资源,很容易导致数据错乱!!!

3. 线程的生命周期

  • 新生状态

用new关键字建立一个线程后,该线程对象就处于新生状态。

处于新生状态的线程有自己的内存空间,通过调用start()方法进入就绪状态。

  • 就绪状态

处于就绪状态线程具备了运行条件,但还没分配到CPU,处于线程就绪队列,等待系统为其分配CPU。

当系统选定一个等待执行的线程后,它就会从就绪状态进入执行状态,该动作称为“CPU调度”。

  • 运行状态

在运行状态的线程执行自己的run方法中代码,直到等待某资源而阻塞或完成任何而死亡。

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等待执行状态。

  • 阻塞状态

处于运行状态的线程在某些情况下,如执行了sleep(睡眠)方法,或等待I/O设备等资源,将让出CPU并暂时停止自己运行,进入阻塞状态。

在阻塞状态的线程不能进入就绪队列。只有当引起阻塞的原因消除时,如睡眠时间已到,或等待的I/O设备空闲下来,线程便转入就绪状态,重新到就绪队列中排队等待,被系统选中后从原来停止的位置开始继续执行。

  • 死亡状态

死亡状态是线程生命周期中的最后一个阶段。线程死亡的原因有三个,一个是正常运行

的线程完成了它的全部工作;另一个是线程被强制性地终止,如通过stop方法来终止一个

线程(不推荐使用);三是线程抛出未捕获的异常。

4. 线程常用方法

4.1 线程优先级

 1 public static void main(String[] args) {
 2         
 3         System.out.println(Thread.MIN_PRIORITY);
 4         System.out.println(Thread.MAX_PRIORITY);
 5         System.out.println(Thread.NORM_PRIORITY);
 6         
 7         //主线程的优先级(默认优先级)
 8         System.out.println(Thread.currentThread().getPriority());
 9         
10         
11         Thread01 t1 = new Thread01();
12         // 设置线程的优先级
13         t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
14         t1.start();
15         
16         
17         Thread01 t2 = new Thread01();
18         // 设置线程的优先级
19         t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
20         t2.start();    
21 }

线程优先级高,被cpu调度的概率大,不表示一定先运行。

4.2 isAlive()

1 //判断线程是否处于活动状态。
2 Thread01 t1 = new Thread01();
3 System.out.println(t1.isAlive());
4 t1.start();
5 System.out.println(t1.isAlive());
6 //线程调用start之后就处于活动状态。

4.3 join()

调用该方法的线程强制执行,其它线程处于阻塞状态,该线程执行完毕后,其它线程再执行

join 称为线程的强制执行,有可能被外界中断产生InterruptedException 中断异常。

4.4 sleep()

在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行)。休眠的线程进入阻塞状态。

 1 public static void main(String[] args) {
 2         
 3         Thread03 t = new Thread03("线程A");
 4         t.start();
 5         
 6         Thread mainThread = Thread.currentThread();
 7         System.out.println(mainThread.getName()+"即将进入休眠");
 8         try {
 9             Thread.sleep(5000);
10         } catch (InterruptedException e) {
11             e.printStackTrace();
12         }
13         
14         // 中断线程
15         t.interrupt();
16         
17         System.out.println(mainThread.getName()+"休眠完成");
18 }

4.5 yield()

当前线程给cpu调度器一个暗示,暗示其想礼让一次其拥有的cpu,CPU调度者也可以忽略这次暗示。此时当前线程进入就绪状态。

4.6 线程的终止

推荐用 interrupt() 方法去中断正在执行的线程,而在线程内部一定要写捕获中断的异常。通过异常处理机制正常结束线程。

5 线程的安全问题(线程同步)

线程在执行过程中,通过cpu的调度,执行轨迹不确定,对共享资源的访问很容易造成数据的错误。我们称这个错乱称为线程安全问题。

5.1 同步概念

原子性操作:一个操作要么一次性做完,要么根本不开始,不存在中间状态。

同步就是让操作保持原子性!java提供两种方式实现同步。

5.2 同步代码块

形式:

1 synchronized (mutex) {
2    // .. .
3 }

把所有的同步操作放到同步代码块中,mutex 称为互斥锁/同步锁。对共享资源进行加锁实现同步。一般用共享资源作为同步锁,也称同步监视器。

事实上,同步锁并没有“锁住”作为同步锁的对象,其它进程还是可以访问此对象的属性和方法。当线程执行到同步代码块处时,会检测同步锁对象是否已经被加锁了:若已经加锁,线程进入阻塞状态,等待同步锁被解开后再进入就绪状态;若未加锁,线程将同步锁加锁,并执行内部代码。我理解的锁其实只是一种标记,当以同一个对象作为同步锁的同步代码块需要执行时,都会检测此对象是否被标记加锁从而判断是否能继续执行,并不是很多人理解的此时该对象只能由此线程访问。

5.3 同步方法

把普通方法用 synchronized 修饰,同步方法的同步监视器就是 this。相当于 synchronized(this)

5.4 线程间通信

可以使用 wait() 和 notify() 两个方法实现线程间的通信,这两个方法在 Object 类内被定义。通过查看 API 可以知道,这两个方法必须在同步代码块内或者同步方法内使用,同时调用该方法的对象要和同步监视器对象相同。

当线程获取对象锁后,可以调用 mutex.wait() 方法,主动交出对象锁,并让自己进入阻塞状态,等待别的进程调用 mutex.notify() 方法,将其唤醒进入就绪状态。值得注意的是,当某个线程调用 notify 方法时,总会将同步的代码块/方法执行完后,才执行唤醒。

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券