多线程 java.Thread

线程简介

  • 线程是程序运行的基本执行单元。当操作系统（不包括单线程的操作系统，如微软早期的DOS）在执行一个程序时，会在系统中建立一个进程，而在这个进程中，必须至少建立一个线程（这个线程被称为主线程）来作为这个程序运行的入口点。因此，在操作系统中运行的任何程序都至少有一个主线程。
  • 线程不仅可以共享进程的内存，而且还拥有一个属于自己的内存空间，这段线程不仅可以共享进程的内存，而且还拥有一个属于自己的内存空间，这段部所使用的数据，如线程执行函数中所定义的变量。

Process 与 Thread

  1. 说起进程，就不得不说下程序。程序是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。
  2. 而进程则是执行程序的一次执行过程，它是一 个动态的概念。是系统资源分配的单位
  3. 通常在一个进程中可以包含若干个线程，当然一个进程中至少有一个线程，不然没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的的单位。

概念

  1. 线程是独立执行路径
  2. 在线程运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，GC线程
  3. main()称之为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序
  4. 在一个进程中，若果开辟了多个线程，线程的运行有调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能人为的干预
  5. 同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制
  6. 线程会带来额外的开销，如cpu 调度时间，并发控制开销
  7. 每个线程在自己的工作内存及哦啊胡，内存控制不当会造成数据不一致

线程的创建

Thread java.lang.Thread

  • 自定义线程类继承 Thread类
  • 重写 run()方法，编写线程执行体
  • 创建线程对象，调用start()方法启动线程

实现 Runnable

  • 定义MyRunnable 类实现Runnable
  • 实现run()方法，编写线程执行体
  • 创建线程对象，调用了start()方法启动线程

Thread 与 Runnable 对比

  • 继承Thread类
    • 子类继承Thread类具备多线程能力
    • 启动线程:子类对象. start()
    • 不建议使用:避免OOP单继承局限性
  • 实现Runnable接口
    • 实现接口Runnable具有多线程能力
    • 启动线程:传入目标对象+ Thread对象.start()
    • 推荐使用:避免单继承局限性，灵活方便，方便同-个对象被多个线程使用

Lamda 表达式

  • λ希腊字母表中排序第十一位的字母，英语名称为Lambda

  • 避免匿名内部类定义过多

  • 其实质属于函数式编程的概念

  • 为啥使用lambda表达式

    • 避免匿名内部类定义过多
    • 代码看起来简洁
    • 只留下核心的逻辑，去除没有意义的代码

  • 函数输接口定义

    • 任何接口，如果只包含了唯一一个抽象方法，那么他就是一个函数是接口
    • 对于函数式接口，可以通过lambda表达式创建该接口的对象
  • (params)->expression[表达式]
  (params)->statement[语句]
  	(params)->{statements}

a->System.out.println("i like lambda -->"+a);

线程状态

  1. 创建状态
  2. 就绪状态
  3. 阻塞状态
  4. 运行状态
  5. 死亡状态

线程方法

方法 说明
setPriority(int new Priority) 更改线程的优先级
static void sleep(long millis) 在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠
void join() 等待改线程终止
satic void yield() 暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程
void interrupt() 中断线程，别用这个方式
Boolean isAlive() 测试线程是否存于活动状态

停止线程

  1. 不推荐使用JDK提供的stop()、destroy()方法。[已废弃]
  2. 推荐线程自己停止下来
  3. 建议使用一个标志位进行终止变量当flag=false,则终止线程运行。

线程休眠

  • sleep (时间)指定当前线程阻塞的毫秒数;
  • sleep存在异常InterruptedException;
  • sleep时间达到后线程进入就绪状态;
  • sleep可以模拟网络延时，倒计时等。
  • 每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁;

线程礼让

  • 礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但不阻塞
  • 将线程从运行状态转为就绪状态
  • 让CPU重新调度，礼让不一定成功。

线程状态观测

Thread.State

  • 线程状态。线程 可以处于以下状态之一:
  • NEW
    • 尚未启动的线程处于此状态。
  • RUNNABL E
    • 在Java虛拟机中执行的线程处于此状态。
  • BLOCKED
    • 被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态。
  • WAITING
    • 正在等待另- -个线程执行特定动作的线程处于此状态。
  • TIMED_ WAITING
    • 正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态。
  • TERMINATED
    • 已退出的线程处于此状态。

线程优先级

  • Java提供一 -个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程，线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行。
  • 线程的优先级用数字表示，范围从1~10. .
    • Thread.MIN PRIORITY = 1;
    • Thread.MAX_ PRIORITY= 10;
    • Thread.NORM_ PRIORITY= 5;
  • 使用以下方式改变或获取优先级
    • getPriority() . setPriority(int xxx)
    • 优先级的设定建议在start()调度前

守护线程(daemon)

  • 线程分为 用户线程 和守护线程
  • 虚拟机必须确保用户线程执行完毕
  • 虚拟机不用等待守护线程执行完毕（PS：后台的操作记录，监控内存，垃圾回收等……）

线程同步

  • 多个资源操作同一个资源
  • 并发：同事一个对象 被多个线程同时操作
  • 由于同一进程的多个线程共享同- -块存储空间,在带来方便的同时，也带来了访问冲突问题,为了保证数据在方法中被访问时的正确性,在访问时加入锁机制****synchronized ;当-个线程获得对象的排它锁,独占资源,其他线程必须等待,
  • 使用后释放锁即可.存在以下问题:
    • 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起;
    • 在多线程竞争下,加锁,释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引起性能问题;
    • 如果一个优先级高的线程等待一 个优先级低的线程释放锁 会导致优先级倒置,引起性能问题.

同步方法

  • 我们可以通过private关键字来保证数据对象只能被方法访问,所以我们只需要针对方法提出一套机制,这套机制就是synchronized关键字,它包括两种用法:synchronized方法和synchronized块.
    • 同步方法: public synchronized void method(int args) {}
  • synchronized方法控制对/对象”的访问,每个对象对应一把锁), 每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行,否则线程会阻塞，方法一旦执行,就独占该锁,直到该方法返回才释放锁,后面被阻塞的线程才能获得这个锁,继续执行
    • 缺陷:若将一一个大的方法申明为synchronized将会影响效率

同步块

  • 同步块: synchronized(Obj ){}

  • Obj称之为同步监视器

    • Obj 可以是任何对象,但是推荐使用共享资源作为同步监视器
    • 同步方法中无需指定同步监视器,因为同步方法的同步监视器就是this ,就是这个对象本身,或者是class [反射中讲解]

  • 同步监视器的执行过程

    1. 第一个线程访问,锁定同步监视器,执行其中代码.
    2. 第二个线程访问,发现同步监视器被锁定,无法访问.
    3. 第一个线程访问完毕,解锁同步监视器.
    4. 第二个线程访问，发现同步监视器没有锁, 然后锁定并访问

死锁

  • 多个线程各自占有一些共享资源，并且互相等待其他线程占有的资源才能运行，而导致两个活多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情形，某一个同步块同时拥有 两个以上对象的锁时，就可能发生死锁的问题
  • 死锁避免方法：产生死锁的四个必要条件
    • 互斥条件: -个资源每次只能被一个进程使用。
    • 请求与保持条件: -个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
    • 不剥夺条件:进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺。
    • 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

LOCK（锁）

  • 从JDK 5开始，Java提供了更强大的线程同步机制一通过 显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用L ock对象充当
  • java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得L ock对象
  • ReentrantLock类实现了Lock ，它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock,可以显式加锁、释放锁。
  • synchronized 与 Lock 的对比
    • Lock是显式锁(手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁) synchronized是隐式锁， 出了作用域自动释放
    • Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁
    • 使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性(提供更多的子类)
    • 优先使用顺序:
      • Lock >同步代码块(已经进入了方法体，分配了相应资源) >同步方法(在方法体之外)

线程通信

  • Java提供了几个方法解决线程之间的通信问题
方法名 作用
wait() 表示线程一直等待，知道其他线程通知，与sleep不同，会释放锁
wait(long timeout) 指定等待的毫秒数
notify() 唤醒一个处于等待状态的线程
notifyAll() 唤醒同一个对象上素有调用wait()方法的线程，优先级别高的线程优先调度
posted @ 2021-01-01 20:13  流年りゅう  阅读(112)  评论(0)    收藏  举报