一、基本概念:程序 - 进程 - 线程
程序(program):是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码,静态对象。
进程(process):是程序的一次执行过程,或是正在运行的一个程序。动态过程:有它自身的产生、存在和消亡的过程。
如:运行中的QQ,运行中的MP3播放器
程序是静态的,进程是动态的(加载到了内存中)
线程(thread):进程可进一步细化为线程,是一个程序内部的一条执行路径。
若一个程序可同一时间执行多个线程,就是支持多线程的
如:打开360,这时在任务管理器里面就有一个 进程,360可以同时体验、木马、系统修复等,这些是 线程;说明360支持多线程。
二、什么时候需要多线程
1、程序需要同时执行两个或多个任务。
2、程序需要实现一些需要等待的任务时,如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等。
3、需要一些后台运行的程序时。
注意:每个Java程序都有一个隐含的主线程: main 方法;
一个线程只能够执行一次start()方法;
不能通过Thread实现类对象的run()方法去启动一个线程。(如下面的thread1.run() 错误)
注意:此时的thread2.run() //使用这个方式是可以执行,但是没有创建多线程
三、创建线程的两种方式
1、继承Thread类
1) 定义子类继承Thread类。
2) 子类中重写Thread类中的run方法。
3) 创建Thread子类对象,即创建了线程对象。
4) 调用线程对象start方法:启动线程,调用run方法。
2. 实现Runnable接口
1)定义子类,实现Runnable接口。
2)子类中重写Runnable接口中的run方法。
3)通过Thread类含参构造器创建线程对象。
4)将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造方法中。
5)调用Thread类的start方法:开启线程,调用Runnable子类接口的run方法。
Thread t=new Thread(实现接口的对象);
t.start();
四、继承方式和实现方式的联系与区别
【区别】
继承Thread: 线程代码存放Thread子类run方法中。
实现Runnable:线程代码存在接口的子类的run方法。
【实现方法的好处】
1)避免了单继承的局限性
2)多个线程可以共享同一个接口实现类的对象,非常适合多个相同线程来处理同一份资源。
注意:以上两个小例子存在安全隐患,时不时会出现重票;涉及到了线程的安全问题
多线程出现了安全问题
1 、问题的原因——当多条语句在操作同一个线程共享数据时,一个线程对多条语句只执行了一部分,还没有执行完,另一个线程参与进来执行。导致共享数据的错误。
2 、解决办法——对多条操作共享数据的语句,只能让一个线程都执行完,在执行过程中,其他线程不可以参与执行。
3 、java如何实现线程的安全:线程的同步机制(详情看第十点)
方式①、同步代码快
方式②、同步方法
五、Thread类的有关方法
注意:线程通信——wait() notify() notifyAll()
1、void start(): 启动线程,并执行对象的run()方法
2、run(): 线程在被调度时执行的操作
3、String getName(): 返回线程的名称
4、void setName(String name):设置该线程名称
5、static currentThread(): 返回当前线程
6、static void yield():线程让步
暂停当前正在执行的线程,把执行机会让给优先级相同或更高的线程
若队列中没有同优先级的线程,忽略此方法
7、join() :当某个程序执行流中调用其他线程的 join() 方法时,调用线程将被阻塞,直到 join() 方 法加入的 join 线程执行完为止
低优先级的线程也可以获得执行
8、static void sleep(long millis):(指定时间:毫秒)
令当前活动线程在指定时间段内放弃对CPU控制,使其他线程有机会被执行,时间到后重排队。
抛出InterruptedException异常
9、stop(): 强制线程生命期结束
10、boolean isAlive():返回boolean,判断线程是否还活着
六、线程的调度
调度策略
时间片
抢占式:高优先级的线程抢占CPU
Java的调度方法
① 、同优先级线程组成先进先出队列(先到先服务),使用时间片策略
② 、对高优先级,使用优先调度的抢占式策略
七、线程的优先级
——并不是说最先执行优先级高的,而是抢到的概率大了
线程的优先级控制
① 、MAX_PRIORITY(10); 最大
② 、MIN _PRIORITY (1);
③ 、NORM_PRIORITY (5);
涉及的方法:
①、 getPriority() :返回线程优先值
②、 setPriority(int newPriority) :改变线程的优先级
线程创建时继承父线程的优先级
八、多线程的优点
背景:只使用单个线程完成多个任务(调用多个方法),肯定比用多个线程来完成用的时间更短,为何仍需多线程呢?
举例描述: 我现在需要吧C盘数据拷贝到D盘,E盘数据拷贝到F盘;
A——先从C到D,结束了过后,再E到F 这个拷贝速度快
B——执行从C到D的同时执行E到F 因为这个浪费了CPU切换时间
多线程程序的优点:
1 、提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义,可增强用户体验。
2 、提高计算机系统CPU的利用率
3 、改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程,独立运行,利于理解和修改
补充:线程的分类
Java中的线程分为两类:一种是守护线程,一种是用户线程。
1 、它们在几乎每个方面都是相同的,唯一的区别是判断JVM何时离开。
2 、守护线程是用来服务用户线程的,通过在start()方法前调用thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程。
3 、Java垃圾回收就是一个典型的守护线程。
4 、若JVM中都是守护线程,当前JVM将退出。
九、线程的生命周期
要想实现多线程,必须在主线程中创建新的线程对象。Java语言使用Thread类及其子类的对象来表示线程,在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下的五种状态:
新建: 当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时,新生的线程对象处于新建状态
就绪:处于新建状态的线程被start()后,将进入线程队列等待CPU时间片,此时它已具备了运行的条件
运行:当就绪的线程被调度并获得处理器资源时,便进入运行状态, run()方法定义了线程的操作和功能
阻塞:在某种特殊情况下,被人为挂起或执行输入输出操作时,让出 CPU 并临时中止自己的执行,进入阻塞状态
死亡:线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止
十、Synchronized的使用方法
——java线程的同步机制
互斥锁——在Java语言中,引入了对象互斥锁的概念,来保证共享数据操作的完整性。
1 、每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记,这个标记用来保证在任一时刻,只能有一个线程访问该对象。
2 、关键字synchronized 来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时,表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问。
3 、同步的局限性:导致程序的执行效率要降低
线程的同步的弊端:由于同一个时间只能有一个线程访问共享数据,所以效率变低了
4 、同步方法(非静态的)的锁为this。
5 、同步方法(静态的)的锁为当前类本身。
十一、小结
释放锁的操作
1 、当前线程的同步方法、同步代码块执行结束
2 、当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。
3 、当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception,导致异常结束
4 、当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法,当前线程暂停,并释放锁。
不会释放锁的操作
1 、线程执行同步代码块或同步方法时,程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行
2 、线程执行同步代码块时,其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起,该线程不会释放锁(同步监视器)。——应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程
线程的死锁问题
——死锁
不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都在等待对方放弃自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁
——解决方法
1 、专门的算法、原则
2 、尽量减少同步资源的定义
上面这个例子——两个用户存钱是随机存入的!
拓展问题:可否实现两个储户交替存钱的操作。需要使用 线程通信!
十二、线程通信
wait() 与 notify() 和 notifyAll()
wait():令当前线程挂起并放弃CPU、同步资源,使别的线程可访问并修改共享资源,而当前线程排队等候再次对资源的访问
notify():唤醒正在排队等待同步资源的线程中优先级最高者结束等待
notifyAll ():唤醒正在排队等待资源的所有线程结束等待.
Java.lang.Object提供的这三个方法只有在synchronized方法或synchronized代码块中才能使用,否则会报java.lang.IllegalMonitorStateException异常
wait() 方法
1 、在当前线程中调用方法: 对象名.wait()
2 、使当前线程进入等待(某对象)状态 ,直到另一线程对该对象发出 notify (或notifyAll) 为止。
3 、调用方法的必要条件:当前线程必须具有对该对象的监控权(加锁)
4 、调用此方法后,当前线程将释放对象监控权 ,然后进入等待
5 、在当前线程被notify后,要重新获得监控权,然后从断点处继续代码的执行。
notify()/notifyAll()
1 、在当前线程中调用方法: 对象名.notify()
2 、功能:唤醒等待该对象监控权的一个线程。
3 、调用方法的必要条件:当前线程必须具有对该对象的监控权(加锁)