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概念
- 线程就是独立的的执行路径;
- 在程序运行时,及时没有自己创建线程,后台也会有多个线程,如主线程,gc线程;
- main()称之为主线程,为系统的入口,用于执行整个程序;
- 在一个进程中,如果开辟了多个线程,线程的运行由调度器安排调度,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的;
- 对同一份资源操作时,会存在资源抢夺的问题,需要加入并发控制;
- 线程会带来额外的开销,如cpu调度时间,并发控制开销;
- 每个线程在自己的工作内存交互,内存控制不当会造成数据不一致.
开启线程的方式
-
继承 Thread
extends Thread -
实现 Runnable
implements Runnable -
实现 Callable(不推荐 了解即可)
implements Callable<T>
静态代理(简单了解一下)
真实对象和代理对象都要实现同一个接口;
代理对象要代理真实对象,
-- 好处
代理对象可以做很多真实对象做不了的事情
真实对象专注做自己的事情
线程的5种状态
- 创建状态
- 就绪状态
- 阻塞状态
- 运行状态
- 死亡状态
线程方法
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| setPriority(int newPriority) | 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() | 等待该线程终止 |
| static void yield() | 暂停当前正在执行的线程对象,执行其他的线程 |
| void interrupt() | 中断线程,别用这个方式(严重不推荐使用) |
| bollean isAlive() | 测试线程是否处于活动状态 |
线程停止 Stop
1.建议线程正常停止----->利用次数,不建议死循环
2.建议使用标志位----->设置一个标志位
3.不要使用stop或者destory等过时或者jdk不建议使用的方法
线程休眠 Sleep
- 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
- 每个对象都有一个锁,sleep不会释放锁
线程礼让 Yield
- 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!看cpu心情
线程强制执行 Join
join 合并线程,待此线程执行完成后,再执行其他线程,其他线程阻塞
观测线程状态
线程状态 线程可以处于一下状态之一:
-
NEW
尚未启动的线程处于此状态
-
RUNNABLE
在java虚拟机中执行的线程处于此状态
-
BLOCKED
被阻塞等待见识器锁定的线程处于此状态
-
WAITING
正在等待另一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时间的线程处于此状态
-
TERMINATED
已退出的线程处于此状态
一个线程可以在给定时间点处于一个状态.这些状态是不反映任何操作系统线程状态的虚拟机状态.
线程优先级
- java提供了一个线程调度器来监控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应该调度那个线程来执行.
- 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;
- 使用以下的方式改变或获取优先级
- getPriority() setPriority(int xxx)
优先级只是意味着获得调度的概率低,并不是优先级低就不会被先调用了,这都是看cpu的调度
线程的优先级在start()之前
守护(daemon)线程
- 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
- 如后台记录操作日志,监控内存,垃圾回收等待..
线程同步机制
并发
并发:同一个对象被多个线程同时操作
队列和锁
线程同步
- 由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间,在带来方便的同时,也带了访问冲突问题,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,当一个线程获得对象的排它锁,独享资源,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;
- 如果一个优先级好的线程等待一个优先级低的线程释放锁,会引起性能问题;(性能倒置)
synchronized 默认锁的是this
若是将一个大方法生命为synchronized,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,因为同步监视器就是this,就是这个对象本身,或者class
- 同步监视器的执行过程
- 第一个线程访问,锁定同步监视器,执行其中代码;
- 第二个线程访问,发现同步监视器被锁定,无法访问
- 第一个线程访问完毕,解除同步监视器.
- 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,并且相互等待其他线程占有的资源才能运行,而导致两个或者多个线程都在等待对象释放资源,都停止执行的情况,某一个同步块,同时拥有"两个以上对象的锁"时,就可能会发生死锁
死锁避免方法
产生死锁的四个必要条件:(只要想办法破其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁)
- 互斥条件: 一个 资源每次只能被一个进程使用.
- 请求与保持条件: 一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JDK5开始,java提供了更强大的线程同步机制-通过显式定义同步锁对象来实现同步.同步锁使用Lock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lock对象.
- ReentrantLock类实现了Lock,他拥有与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,可以显示加锁 释放锁
synchronized 与 lock的对比
- lock是显示锁(手动开启和关闭锁,别忘了关闭锁),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() | 唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程,优先级别高的线程优先调度 |
均是Object类的方法,都只能在同步方法或者同步代码块中使用,否则会抛出异常IIIegalMonitorStateException
线程池
- 背景:经常创建和销毁 使用量特别大的资源,比如并发情况下的线程,对性能影响很大.
- 思路:提前创建好多个线程,放入线程池中,使用时直接获取,使用完放回池中,可以避免频繁创建销毁,实现重复利用;
- 好处:
- 提高响应速度(减少了创建新线程的时间)
- 降低了资源消耗(重复利用线程池中的线程,不需要每次都创建)
- 便于线程管理(......)
- corePoolSize:核心池的大小
- maximunPoolSize:最大线程数
- keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间会终止
- JDK5.0起提供了线程池相关api:ExecutorService和Executors
- ExecutorService:真正的线程池接口.常见的子类ThreaadPoolExecutor
- void execute(Runnable command):执行任务/命令,没有返回值,一般用来执行Runable
Future submit(Callable task): 执行任务,有返回值,一般又来执行Callable - void shutdown():关闭连接池
- Executors:工具类 线程池的工厂类,用于创建并返回不同类型的线程池