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  • java多线程学习1之基本概念

    JAVA多线程

    1.什么是进程

        进行是操作系统的资源分配的单位,程序运行和结束可以看作为一个进程运行和结果。

        进程具有并发性,可以同其他进程一起并发执行,按各自独立的、不可预知的速度向前推进。

        进程由程序、数据和进程控制块三部分组成,并且拥有自己独立的资源,拥有自己私有的地址空间

    2.什么是线程

        线程是操作系统的调度和执行的单位,是操作系统能够进行运算的最小单位。

        线程自己不拥有系统资源,是程序中一个单一的顺序控制流程。

        在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作称为多线程。

    3.进程与线程关系

        一个进程中包括多个线程,一个线程结束并不代表一个进程结束,但一个进程结束该线程一定结束。

    4.并发

        并发指的是同一时刻只能有一条指令执行(即执行一个线程),但多个指令会被非常快速轮换执行,这样起来就好像多个指令同时执行一样。

    5.并行

        并行指的是同一时刻多个指令在多台处理器上同时运行。

    6. Java线程状态

        新建状态(New) : 线程对象被创建后,就进入了新建状态。此时它和其他Java对象一样,仅仅由Java虚拟机分配了内存,并初始化其成员变量值。

        就绪状态(Runnable) : 也被称为“可执行状态”该线程处于就绪状态的线程对象被调用了该对象的start()方法,该线程处于就绪状态。Java虚拟机会为其创建方法调用栈和程序计数器。处于就绪状态的线程,随时可能被CPU调度执行,取决于JVM中线程调度器的调度。

        运行状态(Running) : 线程获取CPU权限进行执行。需要注意的是,线程只能从就绪状态进入到运行状态。

        阻塞状态(Blocked) : 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权,暂时停止运行。直到线程进入就绪状态,才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种:

            (01) 等待阻塞 -- 通过调用线程的wait()方法,让线程等待某工作的完成。
            (02) 同步阻塞 -- 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用),它会进入同步阻塞状态。
            (03) 其他阻塞 -- 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时,线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。

        死亡状态(Dead) : 线程执行完了、因异常退出了run()方法或者直接调用该线程的stop()方法(容易导致死锁,现在已经不推荐使用),该线程结束生命周期。

        https://images0.cnblogs.com/blog/497634/201312/18152411-a974ea82ebc04e72bd874c3921f8bfec.jpg

    7 Java创建线程

        第1种通过继承Thread类创建线程,调用start()方法创建线程。

        

        第2种通过继承Runnable类创建线程,调用start()方法创建线程,推荐使用接口创建线程,接口可以实现多继承。

        

    四、wait()、notify()、nofityAll()方法 

      在Object.java中,定义了wait(), notify()和notifyAll()等方法。

      wait()的作用是让当前线程进入等待状态,同时,wait()也会让当前线程释放它所持有的锁

      而 notify()和notifyAll()的作用,则是唤醒当前对象上的等待线程;notify()是唤醒单个线程,而notifyAll()是唤醒所有的线程。

    Object类中关于等待/唤醒的API详细信息如下:
      notify()        -- 唤醒在此对象监视器上等待的单个线程,使其进入“就绪状态”。  
      notifyAll()   -- 唤醒在此对象监视器上等待的所有线程,使其进入“就绪状态”。
      wait()                                     -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。
       wait(long timeout)                 -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或者超过指定的时间量”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。
      wait(long timeout, int nanos) -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或者其他某个线程中断当前线程,或者已超过某个实际时间量”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。

     wait()的作用是让“当前线程”等待(会释放锁),而“当前线程”是指正在cpu上运行的线程!

     此处,http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3479224.html例子讲的非常详细。

    五、yield()、sleep()、join()和interrupt()方法  

    1、yield() 

      yield()是Thread类的静态方法。 它能让当前线程暂停,但不会阻塞该线程,而是由“运行状态”进入到“就绪状态”,从而让 其它具有相同优先级的等待线程获取执行权;但是,并不能保证在当前线程调用yield()之后,其它具有相同优先级的线程就一定能获得执行权;也有可能是 当前线程又进入到“运行状态”继续运行!

      值得注意的是,yield()方法不会释放锁

     

    2、sleep()

      sleep()是Thread类的静态方法。该方法声明抛出了InterrupedException异常。所以使用时,要么捕捉,要么声明抛出。

      有2种重载方式:

    ——static void sleep(long millis)  :  让当前正在执行的线程暂停millis毫秒,并进入阻塞状态,该方法受到系统计时器和线程调度器的精度和准度的影响。

    ——static void sleep(long millis , int nanos)  :  让当前正在执行的线程暂停millis毫秒加nanos微秒,并进入阻塞状态,该方法受到系统计时器和线程调度器的精度和准度的影响。

      sleep() 的作用是让当前线程休眠,即当前线程会从“运行状态”进入到“休眠(阻塞)状态”。sleep()会指定休眠时间,线程休眠的时间会大于/等于该休眠时间;在线程重新被唤醒时,它会由“阻塞状态”变成“就绪状态”,从而等待cpu的调度执行。常用来暂停程序的运行。  

      同时注意,sleep()方法不会释放锁

     

    3、join()

      join() 是Thread的一个实例方法。表示,当某个程序执行流中调用其他线程的join方法时,调用线程将被阻塞,直到被join的线程执行完毕。

    有3种重载的形式:

    ——join()  :  等待被join的线程执行完成

    ——join(long millis)  :  等待被join的线程的时间最长为millis毫秒,若在millis毫秒内,被join的线程还未执行结束,则不等待。

    ——join(long millis , int nanos)  :  等待被join的线程的时间最长为millis毫秒加nanos微秒,若在此时间内,被join的线程还未执行结束,则不等待。

    即当前线程内,用某个线程对象调用join()后,会使当前线程等待,直到该线程对象的线程运行完毕,原线程才会继续运行。

     

    4、interrupt()   

      我们经常通过判断线程的中断标记来控制线程。   

      interrupt()是Thread类的一个实例方法,用于中断本线程。这 个方法被调用时,会立即将线程的中断标志设置为“true”。所以当中断处于“阻塞状态”的线程时,由于处于阻塞状态,中断标记会被设置为 “false”,抛出一个 InterruptedException。所以我们在线程的循环外捕获这个异常,就可以退出线程了。

      interrupt()并不会中断处于“运行状态”的线程,它会把线程的“中断标记”设置为true,所以我们可以不断通过isInterrupted()来检测中断标记,从而在调用了interrupt()后终止线程,这也是通常我们对interrupt()的用法。

      Interrupted()是Thread类的一个静态方法,它返回一个布尔类型指明当前线程是否已经被中断,isInterrupted()是Thread类的实例方法,返回一个布尔类型来判断线程是否已经被中断。它们都能够用于检测对象的“中断标记”。区别是,interrupted()除了返回中断标记之外,它还会清除中断标记(即将中断标记设为false);而isInterrupted()仅仅返回中断标记。

     

     

    六、 Synchronized关键字

    1、原理

      在java中,每一个对象有且仅有一个同步锁。这也意味着,同步锁是依赖于对象而存在。

      当当前线程调用某对象的synchronized方法时,就获取了该对象的同步锁。例如,synchronized(obj),当前线程就获取了“obj这个对象”的同步锁。

      不同线程对同步锁的访问是互斥的。也就是说,某时间点,对象的同步锁只能被一个线程获取到!通过同步锁,我们就能在多线程中,实现对“对象/方法”的互斥访问。 例如,现在有个线程A和线程B,它们都会访问“对象obj的同步锁”。假设,在某一时刻,线程A获取到“obj的同步锁”并在执行一些操作;而此时,线程B也企图获取“obj的同步锁” —— 线程B会获取失败,它必须等待,直到线程A释放了“该对象的同步锁”之后线程B才能获取到“obj的同步锁”从而才可以运行。

     

    2、基本规则

      第一条 :  当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程对“该对象”的该“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。
      第二条 :  当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程仍然可以访问“该对象”的非同步代码块
      第三条 :  当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程对“该对象”的其他的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。

     

    3、实例锁和全局锁

    实例锁 -- 锁在某一个实例对象上。如果该类是单例,那么该锁也具有全局锁的概念。
                   实例锁对应的就是synchronized关键字。
    全局锁 -- 该锁针对的是类,无论实例多少个对象,那么线程都共享该锁。
                   全局锁对应的就是static synchronized(或者是锁在该类的class或者classloader对象上)。

      就是说,一个非静态方法上的synchronized关键字,代表该方法依赖其所属对象。一个静态方法上synchronized关键字,代表该方法依赖这个类本身。

    七、线程优先级和守护线程 

    1、线程优先级  

      java中的线程优先级的范围是1~10,默认的优先级是5。每个线程默认的 优先级都与创建它的父线程具有相同的优先级。默认情况下,mian线程具有普通优先级。“高优先级线程”会优先于“低优先级线程”执行。Thread提供 了setPriority(int newPriority)和getPriority()方法来设置和返回线程优先级。

      Thread类有3个静态常量:

    ——MAX_PRIORITY = 10

    ——MIN_PRIORITY = 1

    ——NORM_PRIORITY = 5

     

    2、守护线程

      java 中有两种线程:用户线程守护线程。可以通过isDaemon()方法来区别它们:如果返回false,则说明该线程是“用户线程”;否则就是“守护线程”。
    用户线程一般用户执行用户级任务,而守护线程也就是“后台线程”,一般用来执行后台任务。需要注意的是:Java虚拟机在“用户线程”都结束后会后退出。

       守护线程又称“后台线程”、“精灵线程”,它有一个特征——如果所有前台线程都死亡,后台线程自动死亡

      通过setDaemon(true)来设置一个线程。

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