Java笔记－Java基础（多线程）

Java基础－多线程

 

1.线程：程序中单独顺序的控制流。线程本身不能运行，只能用于程序中。

进程：执行中的程序，

word，编辑的同时，可以打印，拼写检查

 

2.进程与线程的区别：

1）进程是静态的概念，线程是动态的概念 

2）多个进程的内部数据和状态是完全独立的；多线程是共享一块内存空间和一组系统资源，有可能相互影响

3）线程本身的数据通常只有寄存器数据，以及一个程序执行时使用的堆栈，

线程的切换比进程切换的负担要小

4）进程重量级的任务，需要分配给他们独立的地址空间，进程间通信是昂贵和受限的，进程间的转换也是需要花费的

线程是轻量的，共享相同的地址空间，并分享同一进程，通信便宜的，转换低成本的

 

3.多线程编程的目的：

最大限度的利用CPU资源

当某一线程的处理不需要占用cpu资源而只和IO等资源打交道时，让需要占用cpu资源的其他线程有机会获得cpu资源

  

＊当程序运行时，就会自动的产生一个线程，main方法就运行在这个主线程内

＊一个进程可以包含一个或多个线程

＊一个程序实现多个代码同时交替运行就需要产生多个线程

＊cpu随机的抽出时间，让我们的程序一会做这件事情，一会做另外一件事情

＊java内置支持

＊并发运行

＊每个线程有独立的执行路径，多线程是多任务处理的一种特殊形式

＊一个进程至少要包含一个线程

＊对于单核cpu来说，某一时刻只能有一个线程在执行（微观串行），宏观来看，多个线程在同时执行（宏观并行）

＊对于多核cpu来说，可以真正做到微观并行

 

4.多进程和多线程：

＊多任务处理两种类型：

基于进程的，基于线程的

1）基于进程的多任务处理，程序是调度程序所分派的最小代码单位

2）基于线程的多任务处理，线程是最小的执行单位

意味着一个程序可以同时执行两个或多个任务的功能

word，编辑的同时，可以打印，拼写检查

 

5.如何实现：

5.1继承Thread类，重写run方法

将我们希望线程执行的代码放到run方法中，然后通过start方法启动线程

start方法首先为线程的执行准备系统资源，然后调用run方法

＊如果直接调用run方法，将不是以单独线程的方式启动

＊要想以多线程方式启动，必须调用start方法

＊线程执行结束，不能restart

 

5.2实现Runnable接口，实现run方法

将我们希望线程执行的代码放到run方法中，

然后使用我们实现的类作为参数实例化一个Thread对象，通过这个Thread对象的start方法启动线程

 

＊Thread类实现了Runnable接口

＊当生成一个线程对象时，如果没有为其设定名字，那么线程名字将是如下形式：Thread-number
该number是自动增加的，并被所有的Thread对象所共享 

 

5.3线程的启动start方法

两种方法都要调用线程的start方法为线程分配必须的资源

 

当一个类已经继承了其他的非线程类的时候，如果要想使其成为线程类，则必须实现Runnable接口 

 

5.4线程的停止

线程的消亡不能通过stop方法，而是让run方法自然结束

推荐的方式：

 

 

6.线程的生命周期

创建、可运行、不可运行，消亡

 

6.1状态转换图

 

创建（new）、可运行（start）、运行、阻塞（sleep）、消亡 

 

7.优先级

便于调度

1）线程创建时，子继承父的优先级

2）线程创建后，可通过调用setPriority()方法改变优先级

3）1-10的正整数

7.1线程调度策略

1）选择优先级最高的线程运行，发生以下情况，会终止线程的执行

＊线程体调用了yield方法，让出对cpu的占用

＊调用了sleep方法，使线程进入睡眠状态

＊线程由于IO操作而受到阻塞

＊另一个更高优先级的线程出现

＊在支持时间片的系统中，线程的时间片用完

 

8.关于成员变量与局部变量

多个线程对同一个对象的成员变量进行操作时，他们对成员变量是彼此影响的

一个线程对局部变量的改变对另一个线程不具有影响

 

9.线程的同步

多个线程同时访问一个有限的资源

解决方法：为资源加锁 

访问资源的第一个线程为其加上锁以后，其他线程便不能再使用那个资源，除非被解锁。

上锁是对对象上锁

 

9.1synchronized

修饰方法，修饰static方法，修饰代码块［synchronized(this)］

1）同步方法：synchronized修饰的方法

synchronized修饰的代码块

粗粒度

 

＊java中的每个对象都有一个锁（或监视器），当访问某个对象的sychronized方法时，表示对该对象上锁

此时其他线程无法再访问该方法，直到执行完毕

＊如果一个对象有多个synchronized方法，同一时刻某个线程已经进入到了某个synchronized方法，

那么在该方法没有执行完毕前，其他线程是无法访问该对象的任何synchronized方法的

＊静态同步方法。如果某个synchronized方法是静态的，那么当线程访问该方法时，

它的锁并不是synchronized方法所在的对象，而是synchronized方法所在对象所对应的Class对象。

因此，当线程分别访问同一个类的两个对象的两个static，sychronized方法时，他们的执行顺序也是顺序的。

 

2）同步代码块

synchronized(obj)，synchronized(this)

更细粒度

 

＊当synchronized方法执行完或发生异常时，会自动释放锁

＊被synchronized保护的数据应该是private的

＊同步线程状态转换图

 

9.2线程间的相互作用

1）wait and notifiy，notifyAll

lock pool

wait pool

 

具有wait，notify的线程状态图

 

wait与notify方法都是定义在Object类中，而且是final的，因此会被所有Java类所继承，并且无法重写

这两个方法要求在调用时线程应该已经获得了对象的锁，因此对这两个方法的调用需要放在synchronized方法或块当中。

当线程调用了wait方法时，会释放掉对象的锁

当另外的线程调用了notify，notifyAll方法时，会唤醒处于wait状态状态的线程

 

生产者，消费者

哲学家就餐问题

死锁

 

＊wait必须在synchronized代码块中调用，调用wait方法后会释放锁

另外线程调用notify或notifyAll方法会唤醒wait的线程，等到再次获得锁的时候恢复运行

＊使用while进行条件 和 使用if进行条件判断比较

 

2）sleep也是会导致线程暂停的方法

定义在Thread类中

 

＊sleep方法会导致线程睡眠指定的毫秒数

线程在睡眠的过程中是不会释放掉对象的锁的

 

＊调用wait方法后，如果不调用nofity，notifyAll，将永远不会被唤醒

sleep在睡眠指定时间后，会自动醒来

以上两点是sleep和wait的区别

 

10.线程组

所有线程都隶属于一个线程组。可以是一个默认的线程组，也可以是一个创建线程时明确指定的组。

 

＊在创建之初，线程被限制在一个组里，而且不可能改变到一个不同的组

＊若创建多个线程而不指定一个组，他们会与创建它的线程属于同一个组