Java 多线程编程
Java 给多线程编程提供了内置的支持。 一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。与之对比的是
多线程是多任务的一种特别的形式,但多线程使用了更小的资源开销。
这里定义和线程相关的另一个术语 – 进程: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,直到所有的非守护线程都结束运行后才能结束。(简单的可以这样理解,一个进程,就是一个正在运行的程序,一个线程就是在实现这个程序的某些功能)
多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的。
觉得还得详细说说
进程和线程的区别
进程
应用程序的执行实例,有独立的内存空间和系统资源
线程
CPU调度和分派的基本单位,进程中执行运算的最小单位,可完成一个独立的顺序控制流程
进程和线程的关系
(1)一个线程只能属于一个进程,而一个进程可以有多个线程,但至少有一个线程。线程是操作系统可识别的最小执行和调度单位。
(2)资源分配给进程,同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。 同一进程中的多个线程共享代码段(代码和常量),数据段(全局变量和静态变量),扩展段(堆存储)。但是每个线程拥有自己的栈段,栈段又叫运行时段,用来存放所有局部变量和临时变量。
(3)处理机分给线程,即真正在处理机上运行的是线程。
(4)线程在执行过程中,需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。
一个线程的生命周期
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。
下图显示了一个线程完整的生命周期。
- 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。
线程的优先级
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顺序。
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:(重点是前两种)
- 通过实现 Runnable 接口;
- 通过继承 Thread 类本身;
- 通过 Callable 和 Future 创建线程。
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()
你可以重写该方法,重要的是理解的 run() 可以调用其他方法,使用其他类,并声明变量,就像主线程一样。
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 定义了几个构造方法,下面的这个是我们经常使用的:
Thread(Runnable threadOb,String threadName);
这里,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,你调用它的 start() 方法它才会运行。
void start();
下面是一个创建线程并开始让它执行的实例:
一种是我们老师打的代码一种是菜鸟教程上的:
下面是一个创建线程并开始让它执行的实例:
实例
总之就是先重新接口里的run方法,然后在stast();
第一个是菜鸟教程里的,就是把run方法和stast都给重写了
package 再来一遍;
public class TestThread {
public static void main(String[] args) {
RunnableDemo R1 = new RunnableDemo("线程一");
R1.start();
RunnableDemo R2 = new RunnableDemo("线程二");
R1.start();
}
}
class RunnableDemo implements Runnable {
private Thread t;
private String threadName;
RunnableDemo( String name) {
threadName = name;
System.out.println("Creating " + threadName );
}
public void run() {
System.out.println("Running " + threadName );
try {
for(int i = 4; i > 0; i--) {
System.out.println("Thread: " + threadName + ", " + i);
// 让线程睡眠一会
Thread.sleep(50);
}
}catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Thread " + threadName + " interrupted.");
}
System.out.println("Thread " + threadName + " exiting.");
}
public void start () {
System.out.println("Starting " + threadName );
if (t == null) {
t = new Thread (this, threadName);
t.start ();
}
}
}
老师讲的那个如下:
package 再来一遍;
public class ThreadDemo3 {
/*
* 创建线程方式二
* 步骤:
* 1.定义一个类实现Runnable接口
* 2.覆盖接口中的run方法
* 3.通过Thread类创建线程对象,并将Runnable接口的子类对象
* 作为Thread类的构造函数的参数传递进来。
* 为什么呢??
* 4.调用线程对象的start的方法开启线程
*
*
*
* 实现Runnable接口好处:
* 1.将线程的任务从线程子类中分离出来,进行了单独的分装。
* 2.避免了java单继承的局限性
*
* 这种实现Runnable方式运用比较多
*/
public static void main(String[] args) {
cat c1 = new cat("小花猫");
cat c2 = new cat("小黑猫");
new Thread(c1).start();
new Thread(c2).start();
}
}
package 再来一遍;
public class cat implements Runnable{
private String name;
public cat(String name) {
super();
this.name = name;
}
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
for(int i = 1;i<21;i++){
System.out.println(name + "跑了" + i + "圈");
}
}
}
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。
package 再来一遍;
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
Student s1 = new Student("张三");
Student s2 = new Student("李四");
s1.run();
s2.run();
for(int i = 1;i <= 20;i++){
System.out.println("王五" + "跑了第" + i + "圈");
}
}
}
class Student{
private String name;
public Student(String name) {
super();
this.name = name;
}
public void run(){
for(int i = 1;i<=20;i++){
System.out.println(name + "跑了第" + i + "圈" );
}
}
}
//下面再来一个例子
package 再来一遍;
public class ThreadDemo2 {
/*创建线程的方式一:
* 步骤:
* 1.定义一个类,继承Thread类
* 2,覆盖Thread类中的run方法
* 3,直接调用Thread子类实例化对象
* 4,调用start方法开启线程,并调用线程run方法执行。
*
*/
public static void main(String[] args){
Dog d1 = new Dog("小黄");
Dog d2 = new Dog("小黑");
d1.start();
d2.start();
}
}
package 再来一遍;
public class Dog extends Thread{
private String name;
public Dog(String name) {
super();
this.name = name;
}
@Override
public void run(){
for(int i = 1;i<=20;i++){
System.out.println(name + "跑了" + i + "圈");
}
}
}
其中第二个例子的结果很明显可以看出线程并发式的特点:“
Thread 方法
下表列出了Thread类的一些重要方法:
序号 | 方法描述 |
---|---|
1 | public void start() 使该线程开始执行;Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。 |
2 | 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并返回。 |
3 | public final void setName(String name) 改变线程名称,使之与参数 name 相同。 |
4 | public final void setPriority(int priority) 更改线程的优先级。 |
5 | public final void setDaemon(boolean on) 将该线程标记为守护线程或用户线程。 |
6 | public final void join(long millisec) 等待该线程终止的时间最长为 millis 毫秒。 |
7 | public void interrupt() 中断线程。 |
8 | public final boolean isAlive() 测试线程是否处于活动状态。 |
测试线程是否处于活动状态。 上述方法是被Thread对象调用的。下面的方法是Thread类的静态方法。
测试线程是否处于活动状态。 上述方法是被Thread对象调用的。下面的方法是Thread类的静态方法。
序号 | 方法描述 |
---|---|
1 | public static void yield() 暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。 |
2 | public static void sleep(long millisec) 在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行),此操作受到系统计时器和调度程序精度和准确性的影响。 |
3 | 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。 |
4 | public static Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用。 |
5 | public static void dumpStack() 将当前线程的堆栈跟踪打印至标准错误流。 |
看这个图
package 再来一遍;
public class ThreadDemo4 {
/*
* Thread 常用方法
* 1.start() 启动线程并执行run()方法
* 2.run() 线程任务都封装在run方法中
* 3.currentThread() 静态的,获取当前线程的对象引用
* 4.getName() 获取线程名字
* 5.sleep(long 100) 让正在执行的线程睡眠100毫秒
* 6.setName("xx") 设置当前线程的名字
* 7.getPriority() 返回当前线程的优先级
* 8.setPriority(int newPriority) 设置线程优先级
9.join() 主要作用是同步,让并行执行变为串行执行
* 10.interrupt() 线程中断执行
* 11.yield() 静态的 当前线程释放当前cpu的执行权,效果不明显,可能被线程调度程序再次选中
* 12.线程间通信 wait notify() notifyAll()
*/
public static void main(String[] args) {
cat c = new cat("康芙蓉");
Thread t = new Thread(c);
t.start();
for(int i= 1; i <= 20;i++){
try {
t.join();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getPriority() + "---");
System.out.println("主函数跑了第" + i + "圈");
}
}
}
通过 Callable 和 Future 创建线程–补充
1. 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,并且有返回值。
-
2. 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。
-
3. 使用 FutureTask 对象作为 Thread 对象的 target 创建并启动新线程。
-
4. 调用 FutureTask 对象的 get() 方法来获得子线程执行结束后的返回值。
public class CallableThreadTest implements Callable<Integer> {
public static void main(String[] args)
{
CallableThreadTest ctt = new CallableThreadTest();
FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(ctt);
for(int i = 0;i < 100;i++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 的循环变量i的值"+i);
if(i==20)
{
new Thread(ft,"有返回值的线程").start();
}
}
try
{
System.out.println("子线程的返回值:"+ft.get());
} catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public Integer call() throws Exception
{
int i = 0;
for(;i<100;i++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
}
return i;
}
}
创建线程的三种方式的对比
-
1. 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。
-
2. 使用继承 Thread 类的方式创建多线程时,编写简单,如果需要访问当前线程,则无需使用 Thread.currentThread() 方法,直接使用 this 即可获得当前线程。
-
线程的几个主要概念
在多线程编程时,你需要了解以下几个概念:
- 线程同步
- 线程间通信
- 线程死锁
- 线程控制:挂起、停止和恢复
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,这时候就需要利用多线程编程。
通过对多线程的使用,可以编写出非常高效的程序。不过请注意,如果你创建太多的线程,程序执行的效率实际上是降低了,而不是提升了。
请记住,上下文的切换开销也很重要,如果你创建了太多的线程,CPU 花费在上下文的切换的时间将多于执行程序的时间!
多线程的使用
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,这时候就需要利用多线程编程。
通过对多线程的使用,可以编写出非常高效的程序。不过请注意,如果你创建太多的线程,程序执行的效率实际上是降低了,而不是提升了。
请记住,上下文的切换开销也很重要,如果你创建了太多的线程,CPU 花费在上下文的切换的时间将多于执行程序的时间!
此外还有线程池,和线程安全,明后两天更新
发布者:全栈程序员-用户IM,转载请注明出处:https://javaforall.cn/114807.html原文链接:https://javaforall.cn
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