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  • 程序-进程-线程 ( 多线程 )

    1、程序 (program) 是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码,静态的对象。

    2、进程 (process) 是程序的一次执行过程,或是正在运行的一个程序。动态过程:有它自身的产生、存在和消亡的过程。

      1)如:运行中的QQ,运行中的MP3播放器

      2)程序是静态的,进程是动态的

    3、线程 (thread) ,进程可进一步细化为线程,是一个程序内部的一条执行路径。

      1)若一个程序可同一时间执行多个线程,就是支持多线程的

    4、何时需要多线程?

      1)程序需要同时执行两个或多个任务。

      2)程序需要实现一些需要等待的任务时,如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等。

      3)需要一些后台运行的程序时。

    5、线程的生命周期

      要想实现多线程,必须在主线程中创建新的线程对象。Java语言使用Thread类及其子类的对象来表示线程,在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下的五种状态:
      Ø 新建: 当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时,新生的线程对象处于新建状态
      Ø 就绪:处于新建状态的线程被start()后,将进入线程队列等待CPU时间片,此时它已具备了运行的条件
      Ø 运行:当就绪的线程被调度并获得处理器资源时,便进入运行状态, run()方法定义了线程的操作和功能
      Ø 阻塞:在某种特殊情况下,被人为挂起或执行输入输出操作时,让出 CPU 并临时中止自己的执行,进入阻塞状态
      Ø 死亡:线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止 
     

    6、线程状态转换图:

    7、线程的同步

      1)问题的提出
        Ø多个线程执行的不确定性引起执行结果的不稳定
        Ø多个线程对账本的共享,会造成操作的不完整性,会破坏数据。

      2)问题的原因    

        当多条语句在操作同一个线程共享数据时,一个线程对多条语句只执行了一部分,还没有执行完,另一个线程参与进来执行。导致共  享数据的错误。

      3)解决办法:    

        对多条操作共享数据的语句,只能让一个线程都执行完,在执行过程中,其他线程不可以参与执行。

      4)Synchronized的使用方法

        Java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式: 同步机制
     
        I. synchronized (对象){

                // 需要被同步的代码;

            }

        II. synchronized还可以放在方法声明中,表示整个方法为同步方法。

        例如:

            public synchronized void show (String name){

                    ….

           }  

    8、互斥锁

      在Java语言中,引入了对象互斥锁的概念,来保证共享数据操作的完整性。
        Ø 每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记,这个标记用来保证在任一时刻,只能有一个线程访问该对象。
        Ø 关键字synchronized 来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时,表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问。
        Ø 同步的局限性:导致程序的执行效率要降低
        Ø 同步方法(非静态的)的锁为this。
        Ø 同步方法(静态的)的锁为当前类本身。
     

    小结:

      1、释放锁的操作

        1)当前线程的同步方法、同步代码块执行结束
        2)当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。
        3)当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception,导致异常结束
        4)当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法,当前线程暂停,并释放锁。
     
      2、不会释放锁的操作
        1)线程执行同步代码块或同步方法时,程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行
        2)线程执行同步代码块时,其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起,该线程不会释放锁(同步监视器)。
          Ø 应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程

    9、线程的死锁问题

      1)死锁
        Ø 不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都在等待对方放弃自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁
      2)解决方法
        Ø 专门的算法、原则
        Ø 尽量减少同步资源的定义

    10、线程通信

      1)wait() 与 notify() 和 notifyAll()

        Ø wait():令当前线程挂起并放弃CPU、同步资源,使别的线程可访问并修改共享资源,而当前线程排队等候再次对资源的访问
        Ø notify():唤醒正在排队等待同步资源的线程中优先级最高者结束等待
        Ø notifyAll ():唤醒正在排队等待资源的所有线程结束等待.
      2)Java.lang.Object提供的这三个方法只有在synchronized方法或synchronized代码块中才能使用,
        否则会报 java.lang.IllegalMonitorStateException异常
      
      I、wait() 方法  
          * 在当前线程中调用方法:  对象名.wait()
        * 使当前线程进入等待(某对象)状态 ,直到另一线程对该对象发出 notify (或notifyAll) 为止。
        * 调用方法的必要条件:当前线程必须具有对该对象的监控权(加锁)
        * 调用此方法后,当前线程将释放对象监控权  ,然后进入等待
        * 在当前线程被notify后,要重新获得监控权,然后从断点处继续代码的执行。
     
      II、notify()/notifyAll()
        * 在当前线程中调用方法:  对象名.notify()
        * 功能:唤醒等待该对象监控权的一个线程。
        * 调用方法的必要条件:当前线程必须具有对该对象的监控权(加锁)
     
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