java-----多线程

Posted 2022-12-10 小鹿可可乐

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了java-----多线程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

多线程（基础）

1.线程概念
1.4 线程状态转换
1.5 线程操作方法
2.并发知识
3.Synchronized关键字

1.线程概念

1.1进程/线程概念：

进程是计算机中正在进行的一个独立的应用程序，必须是进行性状态
线程是组成进程的基本单位，可以完成特定的功能，一个进程由多个线程组成
关系：

进程具有独立的内存空间，每个进程是相互独立的，互不影响，一个进程的崩溃不会影响其他的进程
线程是具有共享的内存空间，一个线程的崩溃可能会影响其他的线程

1.2 线程创建方式

继承Thread，重写run方法
实现Runable接口，实现其中run方法
实现Callable接口，实现其中的call方法

重点：
比较各创建方式的异同点？
通过继承Thread类实现多线程：
优点：

1、实现起来简单，而且要获取当前线程，无需调用Thread.currentThread()方法，直接使用this即可获取当前线程；

缺点：

1、线程类已经继承Thread类了，就不能再继承其他类；
2、多个线程不能共享同一份资源（如前面分析的成员变量 i ）；
通过实现Runnable接口或者Callable接口实现多线程：
优点：
1、线程类只是实现了接口，还可以继承其他类；
2、多个线程可以使用同一个target对象，适合多个线程处理同一份资源的情况。

缺点：

1、通过这种方式实现多线程，相较于第一类方式，编程较复杂；
2、要访问当前线程，必须调用Thread.currentThread()方法。

1.3 线程状态

Thread类中有State内部类，提供6种状态：NEW,RUNNABLE, BLOCKED,WAITING,TIMED_WAITING,TERMINATED;

1、New(新建状态)：通过new语句创建的线程处于新建状态，创建的线程对象仅仅在内存中分配了内存

2、Runable(就绪状态)：当前状态的线程所有资源已满足，等待OS调度。调用start()的线程就处于就绪状态

3、Running(运行状态):该状态的线程占有CPU，执行线程代码，线程只能在就绪状态下，被系统调用才能进入到运行状态

4、BLocked(阻塞状态)，线程因缺少资源(锁资源/IO资源…)从运行状态进入到阻塞状态，会释放掉CPU的使用权，也可以从waiting状态(获取到通知notify)进入到阻塞状态等待锁资源

5、Waiting(等待状态)：当线程中调用wait方法后，线程就会从运行状态进入到等待状态，注意：在进入等待状态之前需要释放锁

6、TIMED_WAITING(睡眠状态)：线程执行了sleep(long)、join(long)、wait(long)等方法，会从运行状态进入到睡眠状态，在指定的时间后会进入到就绪状态

7、TERMINATED(终止状态)，当线程退出run方法时，线程就进入到该状态，意味线程生命周期结束

1.4 线程状态转换

1.5 线程操作方法

start()：启动一个线程，必须先调用，不能重复调用
run()方法：子线程的执行体（start方法启动后会自动调用该方法）
yield()方法：线程让步，让优先级相同或者更高线程执行
sleep()方法：线程休眠，进入休眠线程会让出CPU使用权，也可以使用interupt方法提前终止休眠
join()方法：线程合并暂停当前线程，等待子线程的执行，从并发的线程合并为串行执行（t1,t2,t3,线程顺序执行）
Interrupt()方法：中断线程，调用该方法即表示中断当前线程（修改中断标志，影响处于阻塞状态的线程，如 sleep.join等会终止阻塞抛出InterruptException异常），
守护线程
线程优先级

守护线程：

守护线程和非守护线程守护线程：是“后台线程”，服务于非守护线程，比如：GC线程就是守护线程
非守护线程：指用户执行用户级线程，默认创建的线程都是非守护线程
isDeamon():判断守护进程 setDeamon（boolean）设置守护进程
守护进程和非守护进程生命周期：守护进程是依赖于非守护进程，当用户线程存活，守护线程也存活，当没有用户线程，守护线程也随之消亡

线程优先级：

指导线程执行的先后顺序
getPriority（）获取优先级 setPriority(int)设置优先级
特点：执行的优先级并不绝对，只是会指导优先级高的线程优先执行的概率较高，优先级是由OS决定
Java中优先级范围1-10，最小值：1，最大值：10，默认值：5

2.并发知识

2.1 并发/并行概念

并发：多个线程操作同一个资源，同一时刻只能一个线程来操作，多个线程进行交替执行
并行：在多核CPU下，每个线程使用一个单独的CPU执行线程，并行才是真正的同时执行。

2.2 临界资源/临界区

临界资源：一个时刻只能允许一个线程访问的资源（一般内存资源），该资源称为临界资源
临界区：一个线程访问临界资源的代码称之为临界区。

2.3 并发的特征

原子性：一个操作是不可分割的，就是一个原子性操作
可见性：在多线程的共享变量/区域内，如果一个线程的修改其他的线程能够立即感知到修改
有序性：操作具有顺序性，串行执行

2.4 volatile关键字

2.4.1 解释

修饰变量，
应用场景：共享标志位，单例下双重锁校验

2.4.2 特征

1.保存了修饰数据的可见性
2.能够禁止指令的重排序
3.原理/原因：volatile关键字修饰的变量在汇编层面在修饰的变量前添加lock前缀

它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置，也不会把前面的指令排到内存屏障的后面；即在执行到内存屏障这句指令时，在它前面的操作已经全部完成；
它会强制将对缓存的修改操作立即写入主存；
如果是写操作，它会导致其他CPU中对应的缓存行无效。(缓存一致性协议)

3.Synchronized关键字

释义：在并发操作中，使用Synchronized可以进行线程安全操作，是线程同步使用的关键字

3.1 使用

加在代码块：加锁锁住的是代码块
加在普通方法：加锁锁住的是对象
加在静态方法：加锁锁住的是类对象

3.2 特征

能够保证并发的特征全部满足，：原子性/有序性/可见性

3.3 原理

底层原理：

在对Synchronized所修饰的方法和代码块的程序的反编译可知：会在字节码层面添加MonitorEnter和MonitorExit成对出现的关键字或者是具有ACC_Synchronized标志位，本质是获取对象的监视器（Monitor）的获取，线程来抢夺对象的锁，本质上是来抢夺Monitor监视器对象，这个Monitor是具有排他性的，只能有一个线程能获取到该Monitor对象，获取到该Monitor对象才能进入访问当前对象，Monitor对象排他性机制是通过操作系统提供的互斥锁机制来保证的，所以Synchronized的锁是一个重量级锁