多線程

1.線程概述

? ? ? ?線程是進(jìn)程的執(zhí)行單元量淌,進(jìn)程具有:獨(dú)立性者娱,動態(tài)性阁簸,并發(fā)性三個特征。線程是進(jìn)程的組成部分氯夷,一個進(jìn)程可以擁有多個線程,一個線程必須有一個父進(jìn)程靶擦,線程可以有自己的堆棧腮考,自己的計數(shù)器,自己的局部變量玄捕,但不擁有系統(tǒng)資源踩蔚,他與父進(jìn)程的其他線程共享該進(jìn)程所擁有的全部資源。線程之間的運(yùn)行是獨(dú)立性的枚粘,但其執(zhí)行是搶奪式的馅闽,但一個線程可以操作其他的線程,同一進(jìn)程的線程之間可以并發(fā)執(zhí)行赌结。

? ? ? ?簡而言之捞蛋,一個程序運(yùn)行之后至少有一個進(jìn)程,一個進(jìn)程可以包含多個線程柬姚,但至少包含一個線程拟杉。(操作系統(tǒng)可以同時執(zhí)行多個任務(wù),每個任務(wù)就是進(jìn)程量承;進(jìn)程可以執(zhí)行多個任務(wù)搬设,每個任務(wù)就是線程)

? ? ? 并發(fā):指同一時刻只能有一條指令執(zhí)行穴店,但多個進(jìn)程指令被快速輪換執(zhí)行。

? ? ? 并行:同一時刻拿穴,有多條指令在多個處理器上同時執(zhí)行泣洞。

2.線程的創(chuàng)建與啟動

2-1,繼承Thread類

? ? ? 步驟:

? ? ? 1.定義Thread的子類默色,重寫其run()方法球凰。

? ? ? 2.實(shí)例化該類。

? ? ? 3.調(diào)用線程對象的start()方法來啟動該線程腿宰。

2-1呕诉,實(shí)現(xiàn)Runnable接口

? ? ? 步驟:?

? ? ? 1.定義Runnable接口的實(shí)現(xiàn)類,實(shí)現(xiàn)其run()方法吃度。

? ? ? 2.創(chuàng)建Runnable實(shí)現(xiàn)類的實(shí)例甩挫,并以此實(shí)例作為Thread的參數(shù)來創(chuàng)建Thread對象。

? ? ? 3.調(diào)用線程對象的start()方法來啟動該線程椿每。

2-3伊者,使用Callable和Future創(chuàng)建線程

? ? ? 步驟:

? ? ? 1.創(chuàng)建Callable接口的實(shí)現(xiàn)類,并實(shí)現(xiàn)call()方法间护。(call()方法將作為線程的執(zhí)行體亦渗,有返回值)創(chuàng)建Callable的實(shí)例。

? ? ? 2.使用FutureTask類來包裝Callable對象兑牡。(該FutureTask對象封裝了Callable對象的call()方法的返回值)

? ? ? 3.使用FutureTask對象作為Thread對象的參數(shù)創(chuàng)建并啟動線程央碟。

? ? ? 4.調(diào)用FutureTask對象的get()方法來獲得子線程執(zhí)行結(jié)束后的返回值。

className rt = new className();

FutureTask<Integer> task = new FutureTask<Integer>((Callable<Integer>)()->{//線程運(yùn)行的內(nèi)容});

new Thread(task).start();

task.get();

? ? ? ?注意:Callable接口有泛型限制均函,Callable接口里的泛型形參類型與call()方法的返回值類型相同。

? ? ? ?而且Callable接口是函數(shù)式接口(類似于ES6中聲明函數(shù))

2-4.三種方式的比較

? ? ? ?第一中方法菱涤,不能再繼承其他類苞也,有局限性;第二種方法還可以實(shí)現(xiàn)繼承其他類粘秆,推薦使用如迟;第三種方法也可以繼承和實(shí)現(xiàn)其它類,但過程有些復(fù)雜攻走。

3.線程的控制

3-1.后臺線程

? ? ? ?后臺線程可以說是為前臺線程服務(wù)的線程殷勘,比如垃圾回收機(jī)制。后臺線程會在前臺線程死亡后自動死亡昔搂,當(dāng)人為強(qiáng)制結(jié)束一前臺線程時玲销,無論后臺線程是否執(zhí)行完,都會死亡摘符。我們一般自己定義的線程都是前臺線程贤斜,當(dāng)然也可以通過Thread的setDaemon(true);方法設(shè)置一線程為后臺線程策吠,次設(shè)置要放在start();方法前。判斷一個線程是否為后臺線程可以用Thread類的isDaemon();方法瘩绒。

3-2.線程控制

? ? ? ? 首先猴抹,線程有新建,就緒锁荔,運(yùn)行蟀给,死亡,阻塞這五種狀態(tài)阳堕。

? ? ? ?join()方法:調(diào)用此方法的線程對象會一直占用cpu的執(zhí)行權(quán)跋理,知道該線程執(zhí)行結(jié)束,才允許當(dāng)前其它線程搶奪cpu執(zhí)行權(quán)嘱丢。

? ? ? ?sleep()方法:讓線程睡眠一定的時間薪介,不會釋放資源,相當(dāng)于使該線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)越驻,沒有釋放鎖汁政。

? ? ? ?yield()方法:讓該線程暫停執(zhí)行,并進(jìn)入就緒狀態(tài)缀旁,不會阻塞該線程记劈,不釋放鎖。

? ? ? ?wait()方法:讓該線程進(jìn)入等待狀態(tài)并巍,在被喚醒之前都不會執(zhí)行目木,會釋放cpu資源,也釋放了鎖懊渡,也有和sleep一樣的時間參數(shù)刽射。

? ? ? ?notify()和notifyAll()方法:用來喚醒線程,與wait()方法結(jié)合使用剃执。

? ? ? ?等待喚醒必須寫在同步代碼塊中誓禁,也就是說等待和喚醒的都是同步的線程。

4.線程的同步

? ? ? ?線程的同步目的是為了解決多個線程對只有一份的資源共同訪問帶來的資源安全問題肾档,這一問題的原因是線程的執(zhí)行是搶奪式的摹恰。解決這一問題可以通過同步代碼塊,同步方法和同步鎖來解決怒见。

4-1.同步代碼塊

? ? ? ?只需要在需要的步的代碼塊外用synchronized(){}包起來俗慈,并給其傳人加鎖的對象,便可以使得同步代碼塊中的代碼在執(zhí)行時一直占用cpu執(zhí)行權(quán)遣耍,在代碼執(zhí)行完后會釋放鎖闺阱。這樣別的線程在要操作加鎖的對象時,會失敗配阵,因為同一時刻只能有一個線程拿到鎖馏颂。

4-2.同步方法

? ? ? ?同步方法是在一個方法前加上synchronized關(guān)鍵字示血,使其變?yōu)橥椒椒āF滏i是調(diào)用此方法的對象救拉,也就是this难审。

? ? ? ?要注意的是synchronized只能修飾代碼塊和方法,不能修飾其他亿絮。

? ? ? ?鎖會在同步代碼執(zhí)行完后告喊,遇到wait()方法或者發(fā)生錯誤后釋放,在其他情況下都不會釋放鎖派昧。

4-3.同步鎖

? ? ? ?同步鎖是Java 5后通過顯示的定義同步鎖對象來實(shí)現(xiàn)同步黔姜,在這種機(jī)制下,同步鎖由Lock對象充當(dāng)蒂萎。

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock( );

? ? ? ?ReentrantLock(可重入鎖)是Lock接口的實(shí)現(xiàn)類秆吵,Lock,ReadWriteLock是Java 5提供兩個根接口五慈,ReentrantReadWriteLock是ReadWriteLock接口的實(shí)現(xiàn)類纳寂,ReentrantReadWriteLock類為讀寫操作提供了三種鎖模式:Writing,ReadingOptimistic,Reading泻拦。Java 8還增加了StampedLock類毙芜。

? ? ? ?在使用是通過lock.lock()和lock.unlock()將同步的代碼包起來就可以了。

5.線程的通信

5-1.等待喚醒機(jī)制

? ? ? ?wait()和notify()這兩方法在Object中争拐,沒在Thread中腋粥,同時等待喚醒必須寫在同步代碼塊中,也就是說等待和喚醒的都是同步的線程架曹。

5-2.使用Condition控制線程通信

? ? ? ?如果線程中沒有synchronized關(guān)鍵字來保證同步隘冲,而是使用Lock來同步,就可以使用Condition類绑雄,他可以讓得到Lock對象卻無法繼續(xù)執(zhí)行的線程釋放Lock對象对嚼。

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock( );

private final Condition cond = lock.newCondition( );

? ? ? ?這里主要有三個方法和wait(),notify(),notifyAll()相對應(yīng),await(),signal(),signalAll()绳慎。因為Condition將前三個方法分解成了其他不同的對象。

5-3.使用阻塞隊列控制線程通信(不好用)

? ? ? ?Java提供了一個BlockingQueue接口漠烧,他是Queue的子接口杏愤,主要用途是作為線程同步的工具,而不是容器已脓。他有一個特征珊楼,當(dāng)線程要向隊列放入元素時,如果隊滿度液,則線程被阻塞厕宗;當(dāng)線程從隊列中取元素時画舌,如果隊列以空,則線程進(jìn)入阻塞已慢。這樣就可以控制線程的阻塞曲聂。

? ? ? ?BlockingQueue提供了兩個支持阻塞的方法:put(E e)和take(E e)。

6.線程池

? ? ? ?當(dāng)系統(tǒng)啟動一個新線程的成本是比較高的(創(chuàng)建新的PCB等)佑惠,在使用線程池后可以很好的提高性能朋腋。

? ? ? ?線程池在系統(tǒng)啟動時會創(chuàng)建大量空閑的線程,當(dāng)一個Runnable或Callable對象傳給線程池時膜楷,線程池會啟動一個線程來執(zhí)行他們的run()或call()方法旭咽,當(dāng)run()或call()方法執(zhí)行完后,該線程不會死亡赌厅,而是再次返回線程池中成為空閑狀態(tài)穷绵,等待下一次啟動。

? ? ? ?使用線程池也可以有效的控制系統(tǒng)中并發(fā)線程的數(shù)量特愿。具體的使用請看我的另一篇文章:Java線程池(未寫)仲墨。

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