Java基础之多线程

Posted 2020-10-31 jxtx92

多线程

 进程：每个进程都是独立的代码和数据空间（进程上下文），进程间的切换会有较大的开销，一个进程包含1-n个线程。（进程是资源分配的最小单位）

线程：是运行在一个单一进程上下文中的逻辑流，由内核进行调度。同一类线程共享代码和数据空间，每个线程有独立的运行栈和程序计数器（PC），线程切换开销小。（线程是CPU调度的最小单位）

线程的创建与启动

实现多线程的两种方式：

1.实现Runnable接口（推荐）

2.继承Thread

import java.io.File;

/**
 * 启动一个线程，每隔一秒扫描一个指定文件夹，发现里面有其他文件存在就删除,保证该文件夹下只能存在（*.txt）的文件。
 * @author dong007
 *
 */
public class ThreadTxt extends Thread {
    
    /** 指定文件夹路径 */
    private static String PATH = "";
    public void run() {
        File file = new File(PATH);
        File[] fileArray = file.listFiles();
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(1000); // 休眠一秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            for (File currFile : fileArray) {
                if (currFile.isFile() && !((currFile.getName()).endsWith(".txt"))) {
                    currFile.delete();
                    System.out.println("此文件夹下非*.txt文件已删除");
                } else if(currFile.isDirectory()){
                    System.out.println("此文件夹下不存在文件");
                } else{
                    System.out.println("结束");
                }
            }
        }
    }
}

View Code

 

import java.io.File;

public class MonitorRunner implements Runnable {
    
    private static String PATH = "";
    
    public void run() {
        File file = new File(PATH);
        File[] fileArray = file.listFiles();
        int before = 0;
        int current = 0;
        while(true) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            before = current;
            current = fileArray.length;
            int count = current - before;
            if (count == 0) {
                System.out.println("未进行任何操作");
            } else if (count > 0) {
                System.out.println("新建文件操作");
            } else {
                System.out.println("删除文件操作");
            }
        }
    }
}

View Code

run（）方法中写需要在线程中执行的代码；Thread.currentThread();

在main方法中创建一个Thread的实例；

将Runnable的实例传入Thread的构造器

调用Thread实例的.start方法

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadTxt threadTxt = new ThreadTxt();
        threadTxt.start();
        
        MonitorRunner monitorRunner = new MonitorRunner();
        Thread monitorThread = new Thread(monitorRunner);
        monitorThread.start();
    }
}

View Code

线程的6种状态：

通过调用当前线程实例的getState()方法，可返回当前状态

   ?     New (新创建)

Thread t=new Thread(r);

   ?     Runnable(可运行)

t.start();

   ?     Blocked(被阻塞)

当一个线程试图获取一个内部的对象锁，而该锁被其他线程持有，则该线程进入阻塞状态。

   ?     Waiting(等待)

当线程等待另一个线程通知调度器一个条件时，它自己进入等待状态。如调用Object.wait方法或Thread.join方法。

   ?     Timed waiting(计时等待)

有几个方法有一个超时参数。调用它们导致线程进入计时等待状态。这一状态将一直保持到超时期满或者接收到适当的通知。如Thread.sleep，Object.wait，Thread.join等

   ?     Terminated(被终止)

线程因如下两个原因之一而被终止：

          1.    因为run方法正常退出而自然死亡；

          2.    因为一个没有捕获的异常终止了run方法而意外死亡

 

在一些书和帖子中，将线程运行分为五个阶段：创建、就绪、运行、阻塞、终止。

1、新建状态（New）：新创建了一个线程对象。

2、就绪状态（Runnable）：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取CPU的使用权。

3、运行状态（Running）：就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码。

4、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：

（一）、等待阻塞：运行的线程执行wait()方法，JVM会把该线程放入等待池中。(wait会释放持有的锁)

（二）、同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池中。

（三）、其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。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。（注意,sleep是不会释放持有的锁）

5、死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

线程的调度

1、调整线程优先级：Java线程有优先级，优先级高的线程会获得较多的运行机会。

Java线程的优先级用整数表示，取值范围是1~10，Thread类有以下三个静态常量：

static int MAX_PRIORITY 线程可以具有的最高优先级，取值为10。 

static int MIN_PRIORITY 线程可以具有的最低优先级，取值为1。 

static int NORM_PRIORITY 分配给线程的默认优先级，取值为5。 

Thread类的setPriority()和getPriority()方法分别用来设置和获取线程的优先级。

 

每个线程都有默认的优先级。主线程的默认优先级为Thread.NORM_PRIORITY。

线程的优先级有继承关系，比如A线程中创建了B线程，那么B将和A具有相同的优先级。

JVM提供了10个线程优先级，但与常见的操作系统都不能很好的映射。如果希望程序能移植到各个操作系统中，应该仅仅使用Thread类有以下三个静态常量作为优先级，这样能保证同样的优先级采用了同样的调度方式。

 

2、线程睡眠：Thread.sleep(long millis)方法，使线程转到阻塞状态。millis参数设定睡眠的时间，以毫秒为单位。当睡眠结束后，就转为就绪（Runnable）状态。sleep()平台移植性好。

3、线程等待：Object类中的wait()方法，导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 唤醒方法。这个两个唤醒方法也是Object类中的方法，行为等价于调用 wait(0) 一样。

4、线程让步：Thread.yield() 方法，暂停当前正在执行的线程对象，把执行机会让给相同或者更高优先级的线程。

5、线程加入：join()方法，等待其他线程终止。在当前线程中调用另一个线程的join()方法，则当前线程转入阻塞状态，直到另一个进程运行结束，当前线程再由阻塞转为就绪状态。

6、线程唤醒：Object类中的notify()方法，唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。如果所有线程都在此对象上等待，则会选择唤醒其中一个线程。选择是任意性的，并在对实现做出决定时发生。线程通过调用其中一个 wait 方法，在对象的监视器上等待。 直到当前的线程放弃此对象上的锁定，才能继续执行被唤醒的线程。被唤醒的线程将以常规方式与在该对象上主动同步的其他所有线程进行竞争；例如，唤醒的线程在作为锁定此对象的下一个线程方面没有可靠的特权或劣势。类似的方法还有一个notifyAll()，唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。

 注意：Thread中suspend()和resume()两个方法在JDK1.5中已经废除，不再介绍。因为有死锁倾向。

 

sleep()和yield()的区别

        sleep()和yield()的区别):sleep()使当前线程进入停滞状态，所以执行sleep()的线程在指定的时间内肯定不会被执行；yield()只是使当前线程重新回到可执行状态，所以执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。

        sleep 方法使当前运行中的线程睡眼一段时间，进入不可运行状态，这段时间的长短是由程序设定的，yield 方法使当前线程让出 CPU 占有权，但让出的时间是不可设定的。实际上，yield()方法对应了如下操作：先检测当前是否有相同优先级的线程处于同可运行状态，如有，则把 CPU  的占有权交给此线程，否则，继续运行原来的线程。所以yield()方法称为“退让”，它把运行机会让给了同等优先级的其他线程

       另外，sleep 方法允许较低优先级的线程获得运行机会，但 yield()  方法执行时，当前线程仍处在可运行状态，所以，不可能让出较低优先级的线程些时获得 CPU 占有权。在一个运行系统中，如果较高优先级的线程没有调用 sleep 方法，又没有受到 I\\O 阻塞，那么，较低优先级线程只能等待所有较高优先级的线程运行结束，才有机会运行。 

 

线程同步

1、线程同步的目的是为了保护多个线程访问一个资源时对资源的破坏。

2、线程同步方法是通过锁来实现，每个对象都有且仅有一个锁，这个锁与一个特定的对象关联，线程一旦获取了对象锁，其他访问该对象的线程就无法再访问该对象的其他非同步方法。

3、对于静态同步方法，锁是针对这个类的，锁对象是该类的Class对象。静态和非静态方法的锁互不干预。一个线程获得锁，当在一个同步方法中访问另外对象上的同步方法时，会获取这两个对象锁。

4、对于同步，要时刻清醒在哪个对象上同步，这是关键。

5、编写线程安全的类，需要时刻注意对多个线程竞争访问资源的逻辑和安全做出正确的判断，对“原子”操作做出分析，并保证原子操作期间别的线程无法访问竞争资源。

6、当多个线程等待一个对象锁时，没有获取到锁的线程将发生阻塞。

7、死锁是线程间相互等待锁锁造成的，在实际中发生的概率非常的小。但是，一旦程序发生死锁，程序将死掉。

1、synchronized关键字的作用域有二种： 

　　1）是某个对象实例内，synchronized aMethod(){}可以防止多个线程同时访问           这个对象的synchronized方法（如果一个对象有多个synchronized方法，只要一个线程访问了其中的一个synchronized方法，其它线程不能同时访问这个对象中任何一个synchronized方法）。这时，不同的对象实例的synchronized方法是不相干扰的。也就是说，其它线程照样可以同时访问相同类的另一个对象实例中的synchronized方法； 

　　2）是某个类的范围，synchronized static aStaticMethod{}防止多个线程同时访问这个类中的synchronized static 方法。它可以对类的所有对象实例起作用。 

2、除了方法前用synchronized关键字，synchronized关键字还可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。用法是: synchronized(this){/*区块*/}，它的作用域是当前对象； 

3、synchronized关键字是不能继承的，也就是说，基类的方法synchronized f(){} 在继承类中并不自动是synchronized f(){}，而是变成了f(){}。继承类需要你显式的指定它的某个方法为synchronized方法； 

A．无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，它取得的锁都是对象，而不是把一段代码或函数当作锁――而且同步方法很可能还会被其他线程的对象访问。

B．每个对象只有一个锁（lock）与之相关联。

C．实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。

注：零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济――查看编译后的字节码：生成零长度的byte[]对象只需3条操作码，而Object lock = new Object()则需要7行操作码。