Java 线程
1. 基本概念:程序 - 进程 - 线程
程序(program) 是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码,静态对象。
进程(process) 是程序的一次执行过程,或是正在运行的一个程序。动态过程:有它自身的产生、存在和消亡的过程。
如:运行中的QQ,运行中的MP3播放器
PS: 程序是静态的,进程是动态的
线程(thread),进程可进一步细化为线程,是一个程序内部的一条执行路径。
一个进程(程序的执行过程),可以分化为并行执行的多个线程(多个子程序)
若一个程序可同一时间执行多个线程,就是支持多线程的
何时需要多线程?
程序需要同时执行两个或多个任务。
程序需要实现一些需要等待的任务时,如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等。
需要一些后台运行的程序时。
2. 多线程的创建和启动
Java语言的JVM允许程序运行多个线程,它通过 java.lang.Thread
类来实现。
Thread类的特性:
每个线程都是通过某个特定 Thread 对象的
run()
方法来完成操作的,经常把run()
方法的主体称为 线程体,想要在开启的多线程中运行的代码逻辑,就写到run()
方法里通过该 Thread 对象的
start()
方法来调用这个线程,即运行run()
方法
Tread 类
构造方法:
Thread():创建新的Thread对象
Thread(String threadname):创建线程并指定线程实例名
Thread(Runnable target):指定创建线程的目标对象,它实现了Runnable接口中的run方法
Thread(Runnable target, String name):创建新的Thread对象
创建线程的两种方式
继承 Thread 类
- 定义子类继承Thread类。
- 子类中重写Thread类中的run方法。
- 创建Thread子类对象,即创建了线程对象。
- 调用线程对象start方法:启动线程,调用run方法。
实现 Runnable 接口
定义子类,实现 Runnable 接口。
子类中重写 Runnable 接口中的 run 方法。
通过 Thread 类含参构造器创建线程对象。
将 Runnable 接口的子类对象作为实际参数传递给 Thread 类的构造方法中。
调用 Thread 类的 start 方法:开启线程,调用 Runnable 子类接口的 run 方法。
继承方式和实现方式的联系与区别public class Thread extends Object implements Runnable
区别
继承 Thread: 线程代码存放 Thread 子类 run 方法中。重写 run 方法
实现 Runnable:线程代码存在接口的子类的 run 方法。实现 run 方法
实现接口方式的好处
- 避免了单继承的局限性
- 多个线程可以共享同一个接口实现类的对象,非常适合多个相同线程来处理同一份资源。
一般使用实现接口方式来实现多线程
使用多线程的优点
- 提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义,可增强用户体验。
- 提高计算机系统CPU的利用率
- 改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程,独立运行,利于理解和修改
Thread 类的有关方法
void start(): 启动线程,并执行对象的 run() 方法
run(): 线程在被调度时执行的操作
String getName(): 返回线程的名称
void setName(String name): 设置该线程名称
static currentThread(): 返回当前线程
static void yield(): 线程让步
暂停当前正在执行的线程,把执行机会让给优先级相同或更高的线程
若队列中没有同优先级的线程,忽略此方法
join() :当某个程序执行流中调用其他线程的 join() 方法时,调用线程将被阻塞,直到 join() 方法加入的 join 线程执行完为止
低优先级的线程也可以获得执行
static void sleep(long millis):(指定时间:毫秒)
令当前活动线程在指定时间段内放弃对CPU控制,使其他线程有机会被执行,时间到后重排队。
抛出InterruptedException异常
stop(): 强制线程生命期结束
boolean isAlive():返回boolean,判断线程是否还活着
线程的优先级: 哪个线程有较大的概率被执行
线程的优先级是用数字1-10表示的,数字越大优先级越高,如果没有设置优先级,默认为5
线程的优先级控制
MAX_PRIORITY (10);
MIN _PRIORITY(1);
NORM_PRIORITY(5);
涉及的方法:
getPriority():返回线程优先值
setPriority(int newPriority):改变线程的优先级
线程创建时继承父线程的优先级
3. 线程的生命周期
JDK 中用 Thread.State
枚举表示了线程的几种状态
要想实现多线程,必须在主线程中创建新的线程对象。Java语言使用 Thread 类及其子类的对象来表示线程,在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下的 五种状态:
新建: 当一个 Thread 类或其子类的对象被声明并创建时,新生的线程对象处于新建状态(线程实例的创建)
就绪:处于新建状态的线程被 start() 后,将进入线程队列等待 CPU 时间片,此时它已具备了运行的条件
运行:当就绪的线程被调度并获得处理器资源时,便进入运行状态, run() 方法定义了线程的操作和功能(run方法的代码开始执行)
阻塞:在某种特殊情况下,被人为挂起或执行输入输出操作时,让出 CPU 并临时中止自己的执行,进入阻塞状态(run 方法的代码暂停执行)
死亡: 线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止 (执行stop() 方法,断电,杀掉进程)
4. 线程的同步
问题的提出
多个线程执行的不确定性引起执行结果的不稳定
多个线程对账本的共享,会造成操作的不完整性,会破坏数据。
多线程出现了安全问题
问题的原因
当多条语句在操作同一个线程共享数据时,一个线程对多条语句只执行了一部分,还没有执行完,另一个线程参与进来执行。导致共享数据的错误。
解决办法
对多条操作共享数据的语句,只能让一个线程都执行完,在执行过程中,其他线程不可以参与执行。
Synchronized 关键字的使用
synchronized 放在方法声明中,表示整个方法为 同步方法。针对对象加同步锁
例如:
public synchronized void show (String name){ ….}
synchronized (对象){// 需要被同步的代码;} 针对某一段代码加同步锁
synchronized(this);
// 用 this 锁代码块是代表当前的对象,如果在方法中也有synchronized(this)
的代码块使用的都是同一个同步锁。
总结:
在普通方法上加同步锁 synchronized 锁的是当前方法对应的对象,当前对象的所有加了同步锁的方法共用一个同步锁
静态方法加 synchronized 同步锁,所有对象共用一个同步锁
代码块加同步锁:
- 代码块
synchronized (this)
所有当前对象的synchronized (this)
同步的代码都是使用同一个同步锁 - 代码块
synchronized (对象)
不同对象不同锁
线程的死锁
死锁
不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都在等待对方放弃自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁
解决方法
专门的算法、原则,比如加锁顺序一致
尽量减少同步资源的定义,尽量避免锁未释放的场景
5. 线程通信
wait() 与 notify() 和 notifyAll()
wait():令当前线程挂起并放弃CPU、同步资源,使别的线程可访问并修改共享资源,而当前线程排队等候再次对资源的访问
notify():唤醒正在排队等待同步资源的线程中优先级最高者结束等待
notifyAll():唤醒正在排队等待资源的所有线程结束等待.
Java.lang.Object
提供的这三个方法 只有在 synchronized 方法或 synchronized 代码块中才能使用,否则会报 java.lang.IllegalMonitorStateException
异常
wait() 方法
在当前线程中调用方法: 对象名.wait()
使当前线程进入等待(某对象)状态 ,直到另一线程对该对象发出 notify
(或notifyAll
) 为止。
调用方法的必要条件:当前线程必须具有对该对象的监控权(加锁)
调用此方法后,当前线程将释放对象监控权 ,然后进入等待
在当前线程被 notify 后,要重新获得监控权,然后从断点处继续代码的执行。
notify()/notifyAll()
在当前线程中调用方法: 对象名.notify()
功能:唤醒等待该对象监控权的一个线程。
调用方法的必要条件:当前线程必须具有对该对象的监控权(加锁)
经典:生产者/消费者问题
- 本文作者: Kelly Liu
- 本文链接: http://tiantianliu2018.github.io/2019/10/26/Java-线程/
- 版权声明: 本博客所有文章除特别声明外,均采用 MIT 许可协议。转载请注明出处!