Java多线程

Posted 2021-11-25 qhcyp

多线程

当今的操作系统绝大部分都是基于 多任务 的操作系统；多任务操作系统的最大特点，是可以同时 运行多个程序；由于操作系统支持 时间片 轮换算法，使得用户感觉多个程序在同时运行，似乎有多个CPU在起作用。

运行在操作系统之上的每个应用程序，都会占用一个独立的 进程（process），而 进程内又允许运行多个线程（thread），这意味着一个程序可以同时执行多个任务的功能；在基于线程的多任务而处理环境中， 线程是执行特定任务的可执行代码的最小单位；多线程帮助你写出CPU最大利用率的高效程序，因为空闲时间保持最低，这对Java运行的交互式的网络互连环境是至关重要的，例如：网络的数据传输速率远低于计算机的处理能力，在传统的单线程环境中，你的计算机必须花费大量的空闲时间来等待，多线程能够使你充分利用这些空闲时间。

进程和线程的区别

进程是指系统中正在运行中的应用程序，它拥有自己独立的内存空间；

线程是指进程中一个执行流程，一个进程中允许同时启动多个线程，他们分别执行不同的任务；

线程与进程的主要区别在于：每个进程都需要操作系统为其分配独立的内存地址空间，而同一进程中的所有线程在同一块地址空间中，这些线程可以共享数据，因此线程间的通信比较简单，消耗的系统开销也相对较小。

在Java中实现线程有两种方式

　　java.lang.Thread

　　java.lang.Runnable

主线程

任何一个Java程序启动时，一个线程立刻运行，它执行 main 方法，这个线程称为程序的 主线程； 也就是说，任何Java程序都 至少有一个线程 ，即主线程； 主线程的特殊之处在于：

　　它是产生其它线程子线程的线程；

　　通常它必须最后结束，因为它要执行其它子线程的关闭工作。

public class MainThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
　　Thread tMain=Thread.currentThread();
　　System.out.println("当前的线程是："+tMain);
try{
　　for(int i=0;i<5;i++){
　　System.out.println(i);
　　Thread.sleep(2000);
}
}catch (Exception e) {
　　e.printStackTrace();
}
}
}

只有Thread.start()才能创建线程，执行线程中的run方法。 如果直接调用run方法，则无法创建线程。

Thread类示例

泡茶的时候可以一边洗杯子，一边烧水。

public class MakeTea extends Thread {
public static void main(String[] args) {
　　new BoilThread().start();
　　new WashThread().start();
}
}

class BoilThread extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
　　System.out.println("开始烧水");
　　Thread.sleep(10000);
　　System.out.println("水烧开了");
} catch (InterruptedException e) {
　　e.printStackTrace();
}
}
}

class WashThread extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
　　for (int i = 1; i <= 5; i++) {
　　System.out.println("开始洗第" + i + "个茶杯");
　　Thread.sleep(1500);
　　System.out.println("第" + i + "个茶杯洗干净了");
}
} catch (Exception e) {
　　e.printStackTrace();
}
}
}

 

Runnable接口

public class MakeTeaRunnable {
public static void main(String[] args) {
　　new Thread(new BoilThreadRunnable()).start();
　　new Thread(new WashThreadRunnable()).start();
}
}

class BoilThreadRunnable implements Runnable {

@Override
public void run() {
try {
　　System.out.println("开始烧水");
　　Thread.sleep(10000);
　　System.out.println("水烧开了");
} catch (Exception e) {
　　e.printStackTrace();
}
}
}

class WashThreadRunnable implements Runnable {

@Override
public void run() {
try {
　　for (int i = 1; i < 5; i++) {
　　System.out.println("开始烧" + i + "杯水");
　　Thread.sleep(1500);
　　System.out.println("第" + i + "个被子洗干净了");
}
} catch (Exception e) {
　　e.printStackTrace();
}

}

}

线程同步

多线程共享内存时，如果其中有一个线程对数据进行修改，那么可能出现数据不一致的情况，这时就需要使用同步来解决这个问题。 需要同步的场景：

　　至少有一个共享数据

　　至少有一个线程对数据进行修改

同步锁的实现

　　同步块：（同步块内容一定不能太多，影响运行效率）

只有 引用类型 才能加同步锁。（基础类型的 包装类 也不能加同步锁，因为装箱类型和字符串的值都具有不可变性。意思是：改变值就会使内存地址跟着改变。内存地址改变会使同步锁就会失去共享对象，从而失效。）

多线程的通讯

通过对共享数据进行 wait() 和 notify() ，来达到多线程之间的相互牵制。

　　wait()：让本线程进入等待状态，同时释放同步锁。

　　notify()：通知等待状态的线程，继续执行。

　　notifyAll()：通知所有等待状态的线程，继续执行。

wait和sleep的区别 ：·

1. wait会释放同步锁，sleep不会。在我们生产者和消费者案例里头，如果使用sleep，不管生产者是否生产出商品，消费者都要睡指定长的时间。但如果使用wait，只要生产者生产出商品就可以立即执行。
2. wait是Object的方法，sleep是Thread的静态方法。

计算机只有一个CPU，各个线程 轮流获得CPU 的使用权，才能执行任务；优先级较 高 的线程有 更多 获得CPU的机会，反之亦然；优先级用 整数 表示，取值范围是 1~10 ，一般情况下，线程的默认优先级都是 5 ，但是也可以通过 setPriority 和 getPriority 方法来设置或返回优先级；

多线程死锁

两个线程各自等待对方的资源，并且不释放对方想要的资源。

线程等待

两个线程，一个线程需要等待另一个线程执行后再执行。

线程状态

新建状态：使用new关键字创建线程对象，仅仅被分配了内存；

就绪状态：线程对象被创建后，等待它的start方法被调用，以获得CPU的使用权；

运行状态：执行run方法，此时的线程的对象正占用CPU；

睡眠状态：调用sleep方法，线程被暂停，睡眠时间结束后，线程回到就绪状态，睡眠状态的线程不占用CPU；

死亡状态：run方法执行完毕后，线程进入死亡状态；

阻塞状态：线程由于某些事件（如等待键盘输入）放弃CPU，暂停运行，直到线程重新进入就绪状态，才有机会转到运行状态；

sleep、yield和join

sleep和yield都是Thread类的静态方法，都会使当前处于运行状态的线程放弃CPU，但两者的区别在于：

　　sleep给其它线程运行的机会，但不考虑其它线程的优先级；但yield只会让位给相同或更高优先级的线程；

　　当线程执行了sleep方法后，将转到阻塞状态，而执行了yield方法之后，则转到就绪状态；

sleep方法有可能抛出异常，而yield则没有；

　　在一般情况下，我们更建议使用sleep方法。

join方法用于等待其它线程结束，当前运行的线程可以调用另一线程的join方法，当前运行线程将转到阻塞状态，直至另一线程执行结束，它才会恢复运行。