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[Java教程]初深线程


Java多线程编程

一、操作系统中线程和进程的概念

现在的操作系统是多任务操作系统。多线程是实现多任务的一种方式。进程是指一个内存中运行的应用程序,每个进程都有自己独立的一块内存空间,一个进程中可以启动多个线程。比如在Windows系统中,一个运行的exe就是一个进程。线程是指进程中的一个执行流程,一个进程中可以运行多个线程。比如java.exe进程中可以运行很多线程。线程总是属于某个进程,进程中的多个线程共享进程的内存。同时”执行是人的感觉,在线程之间实际上轮换执行。

二、Java中的线程

在Java中,“线程”指两件不同的事情:、java.lang.Thread类的一个实例;2、线程的执行。使用java.lang.Thread类或者java.lang.Runnable接口编写代码来定义、实例化和启动新线程。一个Thread类实例只是一个对象,像Java中的任何其他对象一样,具有变量和方法,生死于堆上。Java中,每个线程都有一个调用栈,即使不在程序中创建任何新的线程,线程也在后台运行着。一个Java应用总是从main()方法开始运行,mian()方法运行在一个线程内,它被称为主线程。一旦创建一个新的线程,就产生一个新的调用栈。线程总体分两类:用户线程和守候线程。当所有用户线程执行完毕的时候,JVM自动关闭。但是守候线程却不独立于JVM,守候线程一般是由操作系统或者用户自己创建的。

 

Java线程:概念与原理

一、多线程的好处是什么

(1)多线程技术使程序的响应速度更快 ,因为用户界面可以在进行其它工作的同时一直处于活动状态;
(2)当前没有进行处理的任务时可以将处理器时间让给其它任务;
(3)占用大量处理时间的任务可以定期将处理器时间让给其它任务;
(4)可以随时停止任务;
(5)可以分别设置各个任务的优先级以优化性能。

二、什么时候使用多线程技术

(1)耗时或大量占用处理器的任务阻塞用户界面操作;
(2)各个任务必须等待外部资源 (如远程文件或 Internet连接)。

三、多线程的缺点是什么

(1)等候使用共享资源时造成程序的运行速度变慢。这些共享资源主要是独占性的资源 ,如打印机等。
(2)对线程进行管理要求额外的 CPU开销。线程的使用会给系统带来上下文切换的额外负担。当这种负担超过一定程度时,多线程的特点主要表现在其缺点上,比如用独立的线程来更新数组内每个元素。
(3)线程的死锁。即较长时间的等待或资源竞争以及死锁等多线程症状。
(4)对公有变量的同时读或写。当多个线程需要对公有变量进行写操作时,后一个线程往往会修改掉前一个线程存放的数据,从而使前一个线程的参数被修改;另外 ,当公用变量的读写操作是非原子性时,在不同的机器上,中断时间的不确定性,会导致数据在一个线程内的操作产生错误,从而产生莫名其妙的错误,而这种错误是程序员无法预知的。

Java线程:创建与启动

一、定义线程

1、扩展java.lang.Thread类。
2、实现java.lang.Runnable接口。
 

二、实例化线程

1、如果是扩展java.lang.Thread类的线程,则直接new即可。
2、如果是实现了java.lang.Runnable接口的类,则用Thread的构造方法。

三、启动线程

在线程的Thread对象上调用start()方法,而不是run()或者别的方法。
在调用start()方法之前:线程处于新状态中,新状态指有一个Thread对象,但还没有一个真正的线程。
在调用start()方法之后:发生了一系列复杂的事情
启动新的执行线程(具有新的调用栈);
该线程从新状态转移到可运行状态;
当该线程获得机会执行时,其目标run()方法将运行。
注意:对Java来说,run()方法没有任何特别之处。像main()方法一样,它只是新线程知道调用的方法名称(和签名)。因此,在Runnable上或者Thread上调用run方法是合法的。但并不启动新的线程。

Java线程:线程栈模型

线程栈是指某时刻时内存中线程调度的栈信息,当前调用的方法总是位于栈顶。线程栈的内容是随着程序的运行动态变化的,因此研究线程栈必须选择一个运行的时刻(实际上指代码运行到什么地方)。

Java线程:线程状态的转换

 

一、线程状态

线程的状态转换是线程控制的基础。线程状态总的可分为五大状态,分别是:

二、阻止线程执行

我们只考虑三种状态,分别是哪三种呢?

1、睡眠

Thread.sleep(longmillis)和Thread.sleep(long millis, int nanos)静态方法强制当前正在执行的线程休眠(暂停执行),以“减慢线程”。当线程睡眠时,它入睡在某个地方,在苏醒之前不会返回到可运行状态。当睡眠时间到期,则返回到可运行状态。
线程睡眠的原因:线程执行太快,或者需要强制进入下一轮,因为Java规范不保证合理的轮换。
注意:
1、线程睡眠是帮助所有线程获得运行机会的最好方法。
2、线程睡眠到期自动苏醒,并返回到可运行状态,不是运行状态。sleep()中指定的时间是线程不会运行的最短时间。因此,sleep()方法不能保证该线程睡眠到期后就开始执行。
3、sleep()是静态方法,只能控制当前正在运行的线程。
4、线程的优先级和线程让步yield()
线程的让步是通过Thread.yield()来实现的。yield()方法的作用是:暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。
要理解yield(),必须了解线程的优先级的概念。线程总是存在优先级,优先级范围在1~10之间。JVM线程调度程序是基于优先级的抢先调度机制。在大多数情况下,当前运行的线程优先级将大于或等于线程池中任何线程的优先级。但这仅仅是大多数情况。
注意:当设计多线程应用程序的时候,一定不要依赖于线程的优先级。因为线程调度优先级操作是没有保障的,只能把线程优先级作用作为一种提高程序效率的方法,但是要保证程序不依赖这种操作。
当线程池中线程都具有相同的优先级,调度程序的JVM实现自由选择它喜欢的线程。这时候调度程序的操作有两种可能:一是选择一个线程运行,直到它阻塞或者运行完成为止。二是时间分片,为池内的每个线程提供均等的运行机会。
设置线程的优先级:线程默认的优先级是创建它的执行线程的优先级。可以通过setPriority(intnewPriority)更改线程的优先级。
线程优先级为1~10之间的正整数,JVM从不会改变一个线程的优先级。然而,1~10之间的值是没有保证的。一些JVM可能不能识别10个不同的值,而将这些优先级进行每两个或多个合并,变成少于10个的优先级,则两个或多个优先级的线程可能被映射为一个优先级。

3、Thread.yield()方法

Thread.yield()方法作用是:暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。
yield()应该做的是让当前运行线程回到可运行状态,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。

4、join()方法

Thread的非静态方法join()让一个线程B“加入”到另外一个线程A的尾部。在A执行完毕之前,B不能工作。
另外,join()方法还有带超时限制的重载版本。例如t.join(5000);则让线程等待5000毫秒,如果超过这个时间,则停止等待,变为可运行状态。
线程的加入join()对线程栈导致的结果是线程栈发生了变化,当然这些变化都是瞬时的。