Java多线程基础

时间:2023-02-16 08:02:50

==========================【导读】[开始]========================== 

        工作中实践到了多线程与高并发应用,也踩了一些沉重的坑。
万丈高楼起于垒土,学习与总结+工作实践不可相离。分三部分总结这块知识。
知识体系详见第一张思维导图。本篇主题“多线程基础知识”。

==========================【导读】[结束]========================== 

Java多线程基础

1 进程与线程;并行与并发

(1) 进程与线程
(1)进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位,线程是进程的一个实体,
是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。
(2)线程自己基本不拥有系统资源,只拥有一些在运行中必不可少的资源(如程
序计数器,一组寄存器和栈等),线程可与同属于一个进程的其他线程共享进程所拥
有的全部资源。通常一个进程可以包含若干个线程,它们可以利用进程所拥有的资源。
(2)并发与并行
并发,同一时刻只有一个线程运行。
并行,同一时刻有多个线程运行。

Java多线程基础


2 创建线程的两种方式

(1)继承Thread类
1 自定义类继承Thread,并复写父类中的run(),将线程运行的代码放到run方法体中。
2 创建子类对象的同时线程也被创建。
3 调用线程的start方法,开启线程。
(2) 实现Runnable接口
1 自定义类实现Runnable接口,并覆盖接口中的run(),将线程运行的方法放到run方法体中.
2 创建实现Runnable接口的子类对象,把它作为参数传递给Thread类的构造函数,创建一个Thread对象.
3 调用线程的start方法,开启线程.
(3)选用建议
(1)使用Runnable创建线程,解决了extends Thread 的单继承的局限性。 (2)使用Runnable创建线程,可以进行数据资源的共享。     所以一般选用实现Runnable接口,来创建线程。


3 线程生命周期的五种状态

1 新建(NEW) 当创建Thread类的一个实例(对象)时,此线程进入新建状态(未被启动)。 例如:Thread t1=new Thread();
2 就绪(RUNNABLE) 线程已经被启动,正在等待被分配给CPU时间片, 也就是说此时线程正在就绪队列中排队等候得到CPU资源。例如:t1.start();
3 运行(RUNNING) 线程获得CPU资源正在执行任务(run()方法),此时除非此线程自动放弃CPU资源 或者有优先级更高的线程进入,线程将一直运行到结束。
4 死亡(DEAD) 当线程执行完毕或被其它线程杀死,线程就进入死亡状态,这时线程不可能再进入就绪状态等待执行。 自然终止:正常运行run()方法后终止。 异常终止:调用stop()方法让一个线程终止运行。
5 堵塞(BLOCKED) 由于某种原因导致正在运行的线程让出CPU并暂停自己的执行,即进入堵塞状态。 正在睡眠:用sleep(long t) 方法可使线程进入睡眠方式。一个睡眠着的线程在指定的时间过去可进入就绪状态。 正在等待:调用wait()方法。(调用motify()方法回到就绪状态) 被另一个线程所阻塞:调用suspend()方法。(调用resume()方法恢复)
    线程生命状态变迁图示:
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4 线程基本操作

(1)线程间通信:等待/唤醒机制[wait()与notify()]

(1)notify(): 
唤醒对象监视器上的单个线程,也是把单个线程从阻塞态转变为可运行态(抢到CPU执行权,才变成Running)。
(2)notifyAll(): 
唤醒对象监视器上的所有线程,把线程从阻塞态转变成可运行态Runnable,到底哪个线程执行,取决于哪个
线程能够抢到CPU的执行权。
(3)wait():
在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前,导致当前线程等待。是把当前线程从运行
态转变为阻塞态。
(4) 等待,唤醒必须写在同步代码块中,也就是说等待和唤醒的都是同步的线程。
(5)这些操作需要对象监视器的支持,因为锁(对象作为锁)是任意的,所以这些方法被定义在了Object中。
(2)  wait()与sleep()区别
(1)被定义的位置,以及是否需要传入参数的区别。
 wait()被定义在Object中,有函数重载形式,可以有毫秒参数,也可以没有。
sleep()被定义在Thread类中,是静态方法。必须传入毫秒参数。
(2)使用时,二者放置的位置不同。
wait()必须写在同步代码块(同步函数)中,也就是说需要有对象监视器(同步锁)的支持。
sleep()可以写在任意地方,具体让那个线程休眠,取决于那个线程执行了该行代码。
(3)作用机制不同。
wait()释放了cpu的执行权,同时还释放了锁。
sleep()释放了cpu的执行权,但是不释放锁。
(3)  停止线程
(1)stop() 该方法已经被标注为过时方法  不建议使用。
(2)run()代码体执行结束,线程停止。
(3)interrupt(): 如果,线程的当前状态处于非阻塞状态,那么仅仅是线程的中断标志被修改为true而已;
如果线程的当前状态处于阻塞状态,那么在将中断标志设置为true后,且是wait、sleep以及jion三个方法
引起的阻塞,那么会将线程的中断标志重新设置为false,并抛出一个InterruptedException;
(4)  其他方法
(1)join():等待该线程执行结束。让该线程执行结束,才允许其它线程抢夺cpu的执行权。
(2)yield(): 当前线程释放cpu的执行权。(注意:但并不是说接下来一定执行其它线程。只能让同优先级的其它线程有执行机会。
当然当前线程和其它线程可以再次抢夺cpu的执行权。可能当前线程又抢到了执行权,它又接着执行。)
(3)线程对象调用toString()可以打印出一些和该线程相关的一些信息。

5 一些关键字含义及用途

(1)Volatile 

加锁机制,既保证可见性又保证原子性。而Volatile 只保证可见性,禁止指令重排序,对读操作线程安全。

(2)非原子的64位操作

Java内存模型要求,变量的读取操作和写人操作都必须是原子操作,但对于非volatile 类型
的long和double变量,JVM 允许将64位的读操作或写操作分解为两个32位的操作。当读取一个非volatile
类型的long变量时,如果对该变量的读操作和写操作在不同的线程中执行,那么很可能会读取到某个值的
高32位和另一个值的低32位日。因此,即使不考虑失效数据问题,在多线程程序中使用共享且可变的long
和double等类型的变量也是不安全的,除非用关键字volatile来声明它们,或者用锁保护起来。
(3)Final关键字
Java语言规范和Java内存模型中都没有给出不可变性的正式定义,但不可变性并不等于将对象中所有的域
都声明为final 类型,即使对象中所有的域都是final类型的,这个对象也仍然是可变的,因为在final类型的域中
可以保存对可变对象的引用。在Java内存模型中,final域还有着特殊的语义。final域能确保初始化过程的安全性,
从而可以不受限制地访问不可变对象,并在共享这些对象时无须同步。