Java中的进程与线程（总结篇）
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| Java中的进程与线程.rar | 474KB | 1/7/2017 6:21:15 PM |
概述：
几乎任何的操作系统都支持运行多个任务，通常一个任务就是一个程序，而一个程序就是一个进程。当一个进程运行时，内部可能包括多个顺序执行流，每个顺序执行流就是一个线程。
进程与线程：
进程是指处于运行过程中的程序，并且具有一定的独立功能。进程是系统进行资源分配和调度的一个单位。当程序进入内存运行时，即为线程。
进程拥有以下三个特点：
1：独立性：进程是系统中独立存在的实体，它可以独立拥有资源，每一个进程都有自己独立的地址空间，没有进程本身的运行，用户进程不可以直接访问其他进程的地址空间。
2：动态性：进程和程序的区别在于进程是动态的，进程中有时间的概念，进程具有自己的生命周期和各种不同的状态。
3：并发性：多个进程可以在单个处理器上并发执行，互不影响。
并发性和并行性是不同的概念：并行是指同一时刻，多个命令在多个处理器上同时执行；并发是指在同一时刻，只有一条命令是在处理器上执行的，但多个进程命令被快速轮换执行，使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果。
对于一个CPU而言：只能在某一时间点执行一个程序。
多进程的并发策略有：共用式的多任务操作策略（WIN3.1和Mac OS9），现在操作系统大多采用效率更高的抢占式多任务操作策略（Windows NT、Windows 2000以及UNIX/Linux）等操作系统。
package Test; public class FirstThread extends Thread{ private int i; @Override public void run() { for(;i<10;i++) { System.out.println(getName()+"\t"+i); } } public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i <10; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+i); if(i==5) { FirstThread f1=new FirstThread(); FirstThread f2=new FirstThread(); f1.start(); f2.start(); } } } }
package Test; public class SecondThread implements Runnable { private int i; @Override public void run() { for (; i < 20; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i); if(i==20) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行完毕"); } } } public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i); if(i==5) { SecondThread s1=new SecondThread(); Thread t1=new Thread(s1,"线程1"); Thread t2=new Thread(s1,"线程2"); t1.start(); try { Thread.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } t2.start(); } } } }
由于线程的不稳定性，可能同时出现线程1和线程2
采用Ruunable接口的方式创建多个线程可以共享线程类的实例变量，这是因为在这种方式下，程序创建的Runnable对象只是线程的target，而多个线程可以共享一个target，所以多个线程可以共享一个实例变量！
使用callable和future创建线程
通过Runnable实现多线程其实就是将run包装成线程的执行体，但是目前java无法将任意方法包装成线程执行体
从Java5开始，Java提供 Callable接口,Callable接口提供了一个call（）方法可以作为线程执行体，看起来和Runnable很像，但call（）方法更强大——call（）方法可以有返回值、call（）方法可以抛出异常
Java5提供了Future接口来代表Callable接口的call（）方法的返回值，并未Future接口提供了一个FutureTask实现类，该实现类实现类Future接口，也实现了Runnable接口——可以作为Thread的target。
使用该方法创建有返回值的线程的步骤如下：
1：创建Callable接口的实现类，并实现call方法，该call方法会成为线程执行体，且call方法具有返回值，在创建callable接口的实现类！
2：使用FutrueTask类来包装Callable对象，该FutrueTask封装类Callable的call方法的返回值
3：使用FutrueTask对象作为Thread的target创建并启动新线程！
4：使用FutrueTask的get方法获取执行结束后的返回值
package Test; import java.util.concurrent.Callable; public class target implements Callable<Integer> { int i=0; @Override public Integer call() throws Exception { for (; i < 20; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+""+i); } return i; } } package Test; import java.util.concurrent.FutureTask; public class ThridThread { public static void main(String[] args) { target t1=new target(); FutureTask<Integer> ft=new FutureTask<Integer>(t1); Thread t2=new Thread(ft,"新线程"); t2.start(); try { System.out.println(ft.get()); } catch (Exception e) { // TODO: handle exception } } }
采取Runnable、Callable的优势在于——线程类只是实现了Runnable或Callable接口，还可以继承其它类；在这种方法下，多个线程可以共享一个target对象，因此非常适合多个相同线程处理同一份资源的情况，从而将CPU、代码和数据分开，形参清晰的模型，体现了面对对象的编程思想。劣势在于编程复杂度略高。
线程的生命周期：
当线程被创建并被启动时，它既不是一启动就进入了执行状态，在线程的生命周期中，它要经过new(新建)，就绪（Runnable），运行（Running），阻塞(Blocked)，dead(死亡)。
当线程启动之后，它不可能一直霸占着cpu独自运行，所有cpu需要在多条线程轮流切换，于是线程就也会多次在运行.就绪之间切换。
新建和就绪状态
当程序使用new关键字创建了一个线程时，该线程就处于新建状态，此时它和其它java对象一样，仅有虚拟机分配内存，并初始化成员变量的值。此时的线程对象并没有表现出线程的任何动态特征，程序也不会执行线程的线程执行体。
当线程对象调用了start()方法后，该线程就处于就绪状态，java虚拟机会为其创建方法调用栈和程序计数器，处于该状态的线程并没有开始执行，只是表明该线程可以运行了，至于该线程何时运行，取决于JVM的调度。
启动线程要调用start方法，而不是run方法，永远不要调用线程的run方法，如果调用run方法，系统会把线程对象当作普通的对象，会吧线程的执行体当作普通方法来调用！
在调用了run方法之后，该线程就不在处于新建状态，不要再调用该线程的start方法！
java中只能对处于新建状态的线程使用start方法，否则将会引发IllegalThreadStateException异常！
如果希望调用子线程的start()方法后子线程立即开始执行，可以使用Thread.sleep(1)来让当前运行的线程（主线程）睡眠一毫秒，这样CPU就会立即启动另一个处于就绪状态的线程，需要注意的是，使用Thread.sleep()方法需要声明InterruptedException异常！
运行和阻塞状态：
当发生如下的几种情况时，将会进入阻塞状态：
当线程调用sleep方法主动放弃所占用的处理器资源
线程调用了一个阻塞时的IO方法，在该方法返回之前，线程会被阻塞
线程试图获得一个同步监视器，但该同步监视器正被其他线程锁持有
线程正在等待某个通知（notify）
程序调用了线程的suspend方法将该线程挂起
当以上几个情况，当发生如下的情况将会重新进入就绪状态
线程从阻塞状态只能进入就绪状态，无法直接进入运行状态。就绪和运行状态之间的转换通常不受程序控制，而是系统线程的调度决定的。
调用yield()方法可以让处于运行时的线程转入就绪状态。
线程死亡：
线程会以以下三种方式结束，结束后处于死亡状态
run或call方法执行完成，程序结束
线程抛出一个未捕获的Exception或者Error
直接调用该线程的stop方法来结束线程
当主线程结束时，其它线程不受任何影响，并不会随之结束。一旦子线程启动起来后，他就会拥有和主线程相同的地位，它不会受主线程影响。
为了测试某个线程是否死亡，可以调用该线程的isAlive方法，当线程处于就绪，运行，阻塞三种状态时，将返回true；当线程处于新建，死亡两种状态时返回为false。
不要试图对一个已经死亡的线程调用start方法让它重新启动，死亡后的线程无法作为线程使用。
如果处于非新建状态的线程使用start方法，就会引发IllegalThreadStateException异常。
控制线程：
join线程：
Thread提供了让一个线程等待另一个线程完成的方法--join方法，当在某个程序执行流中调用其他线程的join方法，调用线程将被阻塞，直到被join方法加入的join线程执行完毕为止。
join方法通常由使用线程的程序调用，以将大问题划为许多小问题，每个小问题分配一个线程，当所有的小问题都被处理之后，再调用主线程进行下一步操作！
package Test1; public class JoinThread extends Thread{ public JoinThread(String name) { super(name); } @Override public void run() { for (int i = 0; i <10; i++) { System.out.println(getName()+"\t"+i); } } } package Test1; public class Test { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new JoinThread("新线程").start(); for (int i = 0; i <10; i++) { if(i==5) { JoinThread j1=new JoinThread("被join的线程"); j1.start(); j1.join(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i); } } }
在被join的线程执行前，两个线程交替执行，而主线程处于等待状态，直到被join的线程执行完毕，主线程继续执行！
后台线程：
有一种线程，是在后台运行的，其任务是为其他线程提供服务，这种线程称之为后台线程（Daemon Thread）,又称之为守护线程。jvm的垃圾回收器就是典型的后台进程。
当前台线程全部死亡，后台线程会自动死亡
调用Thread的setDaemon(ture)方法可以将指定线程设置成为后台线程。
当整个虚拟机只剩下后台线程时，程序就没有运行的必要了，所有虚拟机将退出
Thread类还提供了一个isDaemon方法，用于指定该线程是否是后台线程！
前台创建的线程默认为前台线程，而后台创建的线程默认为后台线程。
前台线程死亡时，jvm会通知后台线程死亡，但它从接受指令到做出响应需要一段时间 此外，如果要将某个线程设置为后台线程，必须要在该线程启动之前设置
，也就是setDaemon(true)必须在start方法之前调用，否则会引发IllegalThreadStateException异常。
线程睡眠：sleep
当前线程调用sleep方法进入阻塞状态时，在其睡眠时间内，该线程不会获得执行的机会
即便系统中没有其它可执行的线程，处于sleep的线程也不会执行，因此sleep方法常用于暂停程序的执行！
线程让步：
yield会让该线程暂停，但是它不会阻塞线程，其只是将线程转入就绪状态，也就是说，yield方法只是让当前线程暂停一下，让系统的线程调度器重新调度一次，完全可能出现这种情况，--某个线程调用了yield后，线程调度器又将其调用出来执行
在多CPU并行的环境下，yield功能有时并不明显
sleep()方法和yield方法的区别：
sleep方法暂停当前线程后会给其它线程执行机会，不会理会其它线程的优先级，但yield方法之后给优先级相同，或优先级更高的线程执行机会。
sleep方法会将线程转入阻塞状态，直到经过阻塞时间才会转为就绪状态，而yield方法不会转入阻塞状态，只是强制将当前线程转入就绪状态
sleep方法声明抛出了InterruptedException异常，所有调用sleep方法就要捕获此异常，而yield方法则没有
sleep方法比yield方法有更好的执行！
改变线程的优先级：
每个线程都有一定的优先级，优先级更高的线程将会有更多的执行机会
每个线程默认的优先级都与创建它的父进程的优先级相同，默认情况下，main进程具有普通优先级
Thread类提供setPriority(int newPriority)和getPriority()方法来设置和返回线程的优先级其中setPriority参数是int类型，范围0到10之间
Thread类有三个静态常量：MAX_PRIORITY :10 MIN_PRIORITY :1 NORM_PRIORITY:5
线程同步：
同步代码块：
synchronize(obj){
}
obj:同步监视器，含义：线程开始执行同步代码块时，必须先获得对同步监听器的锁定
package Test2; public class Account { private String AccountNo; private double balance; public Account(){ } public Account(String accountNo, double balance) { AccountNo = accountNo; this.balance = balance; } public String getAccountNo() { return AccountNo; } public double getBalance() { return balance; } public void setAccountNo(String accountNo) { AccountNo = accountNo; } public void setBalance(double balance) { this.balance = balance; } public synchronized void draw(double drawcount) { if(balance>=drawcount) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取款成功，取出"+drawcount+"元"); try { Thread.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } balance-=drawcount; System.out.println("余额："+balance); } else { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+"余额不足"); } } public int hashCode() { return AccountNo.hashCode(); } public boolean equals(Object obj) { if(this==obj) return true; if(obj!=null&&obj.getClass()==Account.class) { Account a=(Account)obj; return a.getAccountNo().equals(AccountNo); } return false; } }
package Test2; public class Test extends Thread { private Account account; private double drawAccount; /** * @param account * @param drawAccount */ public Test(String name,Account account, double drawAccount) { super(name); this.account = account; this.drawAccount = drawAccount; } @Override public void run() { account.draw(drawAccount); } public static void main(String[] args) { Account a=new Account("3242332",1000); Test t1=new Test("甲", a, 600); Test t2=new Test("乙", a, 600); t1.start(); t2.start(); } }
package Test2; public class Test extends Thread { private Account account; private double drawAccount; /** * @param account * @param drawAccount */ public Test(String name,Account account, double drawAccount) { super(name); this.account = account; this.drawAccount = drawAccount; } @Override public void run() { account.draw(drawAccount); } public static void main(String[] args) { Account a=new Account("3242332",1000); Test t1=new Test("甲", a, 600); Test t2=new Test("乙", a, 600); t1.start(); t2.start(); } }
释放同步监视器的锁定
同步锁（Lock）
死锁
