Java多线程编程(学习笔记)

Posted 2020-09-09 Mr_nie

一、说明

　　周末抽空重新学习了下多线程，为了方便以后查阅，写下学习笔记。

　　有效利用多线程的关键是理解程序是并发执行而不是串行执行的。例如：程序中有两个子系统需要并发执行，这时候需要利用多线程编程。

　　通过多线程的使用，可以编写出非常高效的程序。但如果创建了太多的线程，程序执行的效率反而会降低。

　　同时上下文的切换开销也很重要，如果创建太多的线程，CPU花费在上下文的切换时间将对于执行程序的时间。

二、Java多线程编程

• 概念

　　在学习多线程时，我们应该首先明白另外一个概念。

　　进程：是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。一个进程包括由操作系统分配的内存空间，包含一个或多个线程。一个线程不能独立的存在，它必须是进程的一部分。一个进程一直运行，直到所有的非守候线程都结束运行后才能结束。

• 线程的生命周期

　　　　线程是一个动态执行的过程，它也有一个从产生到死亡的过程。下图显示的是线程的生命周期：

　　　　

　　说明：

　　　　新建状态:

　　　　　　使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后，该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序 start() 这个线程。

　　　　就绪状态:

　　　　　　当线程对象调用了start()方法之后，该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中，要等待JVM里线程调度器的调度。

　　　　运行状态:

　　　　　　如果就绪状态的线程获取 CPU 资源，就可以执行 run()，此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂，它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。

　　　　阻塞状态:

　　　　　　如果一个线程执行了sleep（睡眠）、suspend（挂起）等方法，失去所占用资源之后，该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种：

　　　　　　等待阻塞：运行状态中的线程执行 wait() 方法，使线程进入到等待阻塞状态。

　　　　　　同步阻塞：线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。

　　　　　　其他阻塞：通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时，线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时，join() 等待线程终止或超时，或者 I/O 处理完毕，线程重新转入就绪状态。

　　　　死亡状态:

　　　　　　一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时，该线程就切换到终止状态。

• 线程优先级

　　　　每一个 Java 线程都有一个优先级，这样有助于操作系统确定线程的调度序。

　　　　Java 线程的优先级是一个整数，其取值范围是 1 （Thread.MIN_PRIORITY ） - 10 （Thread.MAX_PRIORITY ）。默认情况下，每一个线程都会分配一个优先级 NORM_PRIORITY（5）。

　　　　具有较高优先级的线程对程序更重要，并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是，线程优先级不能保证线程执行的顺序，而且非常依赖于平台。

• 创建一个线程

　　　　Java提供了三种创建线程的方法：

　　　　　　通过实现Runnable接口；

　　　　　　通过继承Thread类本身；

　　　　　　通过Callable和Future创建线程；

　　　　1、通过实现Runnable接口来创建线程

　　　　　　　　 创建一个线程，最简单的方法是创建一个实现Runnable接口的类。

　　　　　　　　为了实现Runnable，一个类只需要执行一个方法调用run()，声明如下：

　　　　　　　　Public void run()；

　　　　　　　　在创建一个实现Runnable接口的类之后，你可以在类中实例化一个线程对象。

　　　　　　　　Thread(Runnable threadOb，String threadName)；

　　　　　　　　threadOb 是一个实现Runnable接口的类的实例，并且threadName指定新线程的名字。

　　　　　　　　新线程创建之后，调用start()方法才会运行。

　　　　　　　　Void start()；

　　　　　　举例如下：

　　　　　　　　

　　　　　　　　

　　　　　　　　

　　　　2、通过继承Thread来创建线程

　　　　　　创建一个线程的第二种方法是创建一个新的类，该类继承 Thread 类，然后创建一个该类的实例。

　　　　　  继承类必须重写 run() 方法，该方法是新线程的入口点。它也必须调用 start() 方法才能执行。

　　　　　　该方法尽管被列为一种多线程实现方式，但是本质上也是实现了 Runnable 接口的一个实例。

　　　　举例如下：

　　　　　　　　

　　　　　　　　

　　　　　　　 

　　　　 3、通过Callable和Future创建线程

　　　　　　步骤如下：

　　　　　　创建Callable接口的实现类，并实现call()方法，该call()方法将作为线程执行体，并有返回值。 

　　　　　　创建Callable实现类的实例，使用FutureTask类来包装Callable对象，该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值。

　　　　　　使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。

　　　　　　调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值。

　　　　　　　　

　　　　　　　 

　　说明：创建线程的三种方式的对比

　　　　采用实现Runnable、Callable接口的方式创建多线程时，线程类只是实现了Runnable接口或Callable接口，还可以继承其他类。

 

     　 使用继承Thread类的方式创建多线城时，编写简单，如果需要访问当前线程时，则无需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this即可获得当前线程。

　　备注：常用的Thread()方法

　　　　Public void start() : 使该线程开始执行，Java虚拟机调用该线程的run方法。

　　　　Public void run()：如果该线程是使用独立的Runnable运行对象构造的，则调用该Runnable对象的run方法；否则该方法不执行任何操作就返回。

　　　　Public final void setName(String name)：改变线程名称为name。

　　　　Public final void setPriority(int priority) ：改变线程的优先级

　　　　Public final void setDaemon(Boolean on):将该线程标记为守护线程或用户线程。

　　　　Public final void join(long millisec):等待该线程终止的时间最长为毫秒。

　　　　Public void interruput() : 中断线程。

　　　　Public final Boolean isAlive():测试线程是否处于活动状态。

　　　　Public static void yield():暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。

　　　　Public static void sleep(long millisec): 在指定的毫秒数内让正在执行的线程休眠。

　　　　Public static Boolean holdsLock(Object x):当且仅当当前线程在指定的对象上保持监视器锁时，才返回true。

　　　　Public static Thread currentThread():返回对当前正在执行的线程对象的引用。

　　　　Public static void dumpStack():将当前线程的堆栈跟踪打印至标准错误流。

 

 

参考资料：

 

 　　　　http://www.runoob.com/java/java-multithreading.html