Java多线程-Java多线程概述

Posted 2021-02-11 zhuweiheng

第一章 Java多线程概述

• 线程的启动

• 线程的暂停

• 线程的优先级

• 线程安全相关问题

1.1 进程与线程

进程：可以将运行在内存中的程序（如exe文件）理解为进程，进程是受操作系统管理的基本的运行单元。

线程：可以理解为进程中独立运行的子任务。如果QQ.exe运行时的好友视频线程、下载文件线程、数据传输线程、发送消息线程等。

使用多线程可以更好的利用计算机的资源如CPU。线程被调用的时机是随机的。

1.2 Java多线程实现方式

1.2.1 继承Thread类

public class Thread implement Runnable

Thread 类实现了Runnable接口，它们之间具有多态关系。重新run方法，方法内编写执行任务的代码。启动线程后会调用run方法。当run方法执行结束后，线程也会跟着终止。

我们需要在主程序中使用Thread类的start方法启动新的线程。

  public class MyThread extends Thread{ 
   @override
     public void run(){       
           System.out.println("新的线程!");       
     }
  }
  public class Main{
     public static void main(String[] args){
         MyThread t = new MyThread();
          t.start();
          System.out.println("主线程!");
     }
  } 

注：多次调用start方法会出现IllegalThreadStateException异常。

1.2.2 实现Runnable接口

继承Thread实现多线程有设计上的局限性，如果欲创建的线程类已经有一个父类，这是不能再继承Thread类了，java不支持多继承，所以可以实现Runnable接口。

  public class MyRunnable implements Runnable {
     @override
     public void run(){
         System.out.println("运行中");
     }
  }

Thread类有两个构造器函数Thread(Runnable target)和Thread(Runnable target, String name)可以接收Runnable接口。

  public class Main{
     public static void main(String[] args){
      Runnable r = new MyRunnable();
         Thread t = new Thread(r);
          t.start();
          System.out.println("主线程!");
     }
  } 

1.2.3 ThreadFactory启动线程

java.util.concurrent中包含一个将线程创建抽象化的ThreadFactory接口。利用该接口，可以将Runnable作为参数并通过new创建Thread实例的处理隐藏在ThreadFactory内部。默认的ThreadFactory对象是通过Executor.defaultThreadFactoy方法获取的。

  public class Main{
     public static void main(String[] args){
      ThreadFactory factory = Executor.defaultThreadFactoy；
      Runnable r = new MyRunnable();
         factory.newThread(MyRunnable).start();       
     }
  } 

1.3 线程安全与锁

在共享数据的情况下即多个线程访问同一变量，可能存在线程安全问题。

通过在run方法前加入synchronized关键字，使得多个线程在执行run方法时排队进行处理。

synchronized可以在任意对象及方法上加上锁，加锁的到吗称为“互斥区”或“临界区”。

  public class MyThread extends Thread{ 
   private int count = 5；
   @override
     synchronized public void run(){           
           count--；
     }
  }

synchronized方法和synchronized代码块

  synchronized void method(){
    ...
  }
  void method(){
     synchronized(this){
         ...
     }
  }

死锁：两个线程分别持有锁，并互相等待对方释放锁。

发生死锁的条件：

(1)存在多个sharedResource角色；

(2)线程持有某个SharedRosource角色锁的同时，还想获取其他SharedResource角色的锁；

(3)获取SharedResource角色的锁的顺序并不固定

1.4 停止线程

停止一个线程意味着在线程处理完任务之前停掉正在做的操作。虽然看起来非常简单，但是必须做好防范，以便达到预期的效果。停止一个线程可以使用Thread.stop()方法，但是最好不用它，已经被java高版本放弃。

大多数停止一个线程的操作使用Thread.interrupt()方法。

Java中三种停止正在运行线程的方法：

• 设置退出标志变量，也就是当run方法完成后线程终止；

• 使用stop方法，但不推荐；

• 使用interrupt方法中断线程。

interrupt方法仅仅是在当前线程中打了一个停止标记，并不是真的停止线程。

• this.interrupted()：测试当前线程是否已经中断，执行后具有将状态标志清除为false的功能；

• this.isInterrupted()：线程线程Thread对象是否已经中断状态，但不清楚状态标志。

如果在sleep状态下停止一个线程，会进入catch语句，并且清楚停止状态值，使之变成false。

如果使用stop强制让线程停止则有可能使一些请理性的工作得不到完成。另外就是对锁定对象进行了解锁，导致数据得不到同步处理，出现数据不一致问题。

1.5 暂停线程

暂停线程意味着线程还可以恢复运行。java中使用suspend方法暂停线程，使用resume方法恢复线性。

使用suspend和resume方法如果使用不当，极易造成公共的同步对象的独占，使得其他线程无法访问公共同步对象。

同时也容易出现数据不同步情况。

1.5 Thread相关方法

• Thread.currentThread()方法可以返回当前线程信息，如Thread.currentThread().getName();

• getId()：获取线程唯一标识

• sleep(long millis)：将正在执行的线程休眠。

  sleep方法使当前线程（即调用该方法的线程）暂停执行一段时间，让其他线程有机会继续执行，但它并不释放对象锁。也就是说如果有synchronized同步快，其他线程仍然不能访问共享数据。注意该方法要捕捉异常。sleep()可以使低优先级的线程得到执行的机会，当然也可以让同优先级、高优先级的线程有执行的机会。

• yield()：方法的作用是放弃当前CPU资源，将它让给其他的任务去占用CPU执行时间。

  一个调用yield()方法的线程告诉虚拟机它乐意让其他线程占用自己的位置。这表明该线程没有在做一些紧急的事情。注意，这仅是一个暗示，并不能保证不会产生任何影响。并且yield方法只能让同优先级的线程有执行的机会。

• wait()和notify()、notifyAll() ：都是java.lang.Object的方法

  这三个方法用于协调多个线程对共享数据的存取，所以必须在synchronized语句块内使用。synchronized关键字用于保护共享数据，阻止其他线程对共享数据的存取，但是这样程序的流程就很不灵活了，如何才能在当前线程还没退出synchronized数据块时让其他线程也有机会访问共享数据呢？此时就用这三个方法来灵活控制。

  wait()方法使当前线程暂停执行并释放对象锁标示，让其他线程可以进入synchronized数据块，当前线程被放入对象等待池中。当调用notify()方法后，将从对象的等待池中移走一个任意的线程并放到锁标志等待池中，只有锁标志等待池中线程能够获取锁标志；如果锁标志等待池中没有线程，则notify()不起作用。

  notifyAll()则从对象等待池中移走所有等待那个对象的线程并放到锁标志等待池中。

1.6 线程优先级

在操作系统中，线程可以划分优先级，优先级较高的线程的到CPU资源较多。

优先级的继承特性：如果A线程启动B线性，则AB优先级一样。

使用setPriority()可以设置优先级：java提供了三个变量MIN_PRIORITY、MAX_PRIORITY和NORM_PRIORITY

优先级较高的线程不一定每次都先执行完。

1.7 守护线程

java线程中有两种线程，一种是用户线程，另一种是守护线程。

当进程中不存在非守护线程了，则守护线程自动销毁。典型的守护线性就是垃圾回收线程。