Java多线程编程(学习笔记)
一、说明
周末抽空重新学习了下多线程,为了方便以后查阅,写下学习笔记。
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,这时候需要利用多线程编程。
通过多线程的使用,可以编写出非常高效的程序。但如果创建了太多的线程,程序执行的效率反而会降低。
同时上下文的切换开销也很重要,如果创建太多的线程,CPU花费在上下文的切换时间将对于执行程序的时间。
二、Java多线程编程
- 概念
在学习多线程时,我们应该首先明白另外一个概念。
进程:是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础。在当代面向线程设计的计算机结构中,进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述,进程是程序的实体。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,直到所有的非守候线程都结束运行后才能结束。
- 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。下图显示的是线程的生命周期:
说明:
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:
通过实现Runnable接口;
通过继承Thread类本身;
通过Callable和Future创建线程;
1、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();
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(Runnable threadOb,String threadName);
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,调用start()方法才会运行。
Void start();
举例如下:
2、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。
举例如下:
3、通过Callable和Future创建线程
步骤如下:
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,并有返回值。
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。
使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。
调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值。
说明:创建线程的三种方式的对比
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。
使用继承Thread类的方式创建多线城时,编写简单,如果需要访问当前线程时,则无需使用Thread.currentThread()方法,直接使用this即可获得当前线程。
备注:常用的Thread()方法
Public void start() : 使该线程开始执行,Java虚拟机调用该线程的run方法。
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就返回。
Public final void setName(String name):改变线程名称为name。
Public final void setPriority(int priority) :改变线程的优先级
Public final void setDaemon(Boolean on):将该线程标记为守护线程或用户线程。
Public final void join(long millisec):等待该线程终止的时间最长为毫秒。
Public void interruput() : 中断线程。
Public final Boolean isAlive():测试线程是否处于活动状态。
Public static void yield():暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。
Public static void sleep(long millisec): 在指定的毫秒数内让正在执行的线程休眠。
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。
Public static Thread currentThread():返回对当前正在执行的线程对象的引用。
Public static void dumpStack():将当前线程的堆栈跟踪打印至标准错误流。
参考资料:
http://www.runoob.com/java/java-multithreading.html
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