java多线程初探

Posted 2021-01-24 jnshu

背景介绍

多线程是java一个很重要的知识点，了解多线程首先我们要了解两个基础概念，进程和线程。

进程：一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。简单理解就是一段程序的执行过程。

简单的来讲进程的概念主要有两点：第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。第二，进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时，它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。

线程：单个进程中执行中每个任务就是一个线程。

线程没有单独的地址空间，但有自己的栈段，用来存放局部变量和临时变量。一个进程的所有线程可以共享该进程的所有资源。

进程是操作系统分配资源的最小单元，线程是操作系统调度的最小单元。

相比于进程，线程的开销小，切换的速度快，而且还共享地址空间，通信方便，为了提升系统效率，就可以使用多线程。

知识剖析

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。

常见问题

Java实现多线程的三种方法。

 

扩展思考

线程调度方法

线程的优先级

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

 

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，就转为就绪状态。

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。

yield()实际上只是让当前运行线程回到就绪状态，以允许具有相同优先级的其他线程获得运行机会。因此，使用yield()的目的是让相同优先级的线程之间能适当的轮转执行。但是，实际中无法保证yield()达到让步目的，因为让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中。

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。

 

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。

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；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。

 

interrupt()：只是抛出中断异常，但如果捕获该异常，线程不会直接中断。

参考文献

https://www.cnblogs.com/yjd_hycf_space/p/7526608.html

https://www.cnblogs.com/lwbqqyumidi/p/3804883.html

 

更多讨论

Q1:start()方法和run()方法的区别

A1:只有调用了start()方法，才会表现出多线程的特性，不同线程的run()方法里面的代码交替执行。如果只是调用run()方法，那么代码还是同步执行的，必须等待一个线程的run()方法里面的代码全部执行完毕之后，另外一个线程才可以执行其run()方法里面的代码。

Q2:Runnable接口和Callable接口的区别

A2:Runnable接口中的run()方法的返回值是void，它做的事情只是纯粹地去执行run()方法中的代码而已；Callable接口中的call()方法是有返回值的，是一个泛型，和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果。

Q3:什么是多线程的上下文切换

A3:多线程的上下文切换是指CPU控制权由一个已经正在运行的线程切换到另外一个就绪并等待获取CPU执行权的线程的过程。