Java多线程系列--(基础篇)

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源自摘要:https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/java_threads_category.html

一、基本概念


    线程共包括以下5种状态。

1. 新建状态(New)         : 线程对象被创建后,就进入了新建状态。例如,Thread thread = new Thread()。

2. 就绪状态(Runnable): 也被称为“可执行状态”。线程对象被创建后,其它线程调用了该对象的start()方法,从而来启动该线程。例如,thread.start()。处于就绪状态的线程,随时可能被CPU调度执行。

3. 运行状态(Running) : 线程获取CPU权限进行执行。需要注意的是,线程只能从就绪状态进入到运行状态。

4. 阻塞状态(Blocked)  : 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权,暂时停止运行。直到线程进入就绪状态,才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种:

(01) 等待阻塞 -- 通过调用线程的wait()方法,让线程等待某工作的完成。

(02) 同步阻塞 -- 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用),它会进入同步阻塞状态。

(03) 其他阻塞 -- 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时,线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。

5. 死亡状态(Dead): 线程执行完了或者因异常退出了run()方法,该线程结束生命周期。

二、常用的实现多线程的两种方式

Thread 和 Runnable 的相同点:都是“多线程的实现方式”。

Thread 和 Runnable 的不同点

Thread 是类,而Runnable是接口;Thread本身是实现了Runnable接口的类。我们知道“一个类只能有一个父类,但是却能实现多个接口”,因此Runnable具有更好的扩展性。

此外,Runnable还可以用于“资源的共享”。即,多个线程都是基于某一个Runnable对象建立的,它们会共享Runnable对象上的资源。

通常,建议通过“Runnable”实现多线程!

三、Thread中start()和run()的区别

start() : 它的作用是启动一个新线程,新线程会执行相应的run()方法。start()不能被重复调用。

run() : run()就和普通的成员方法一样,可以被重复调用。单独调用run()的话,会在当前线程中执行run(),而并不会启动新线程!


(01) Thread.currentThread().getName()是用于获取“当前线程”的名字。当前线程是指正在cpu中调度执行的线程。

(02) mythread.run()是在“主线程main”中调用的,该run()方法直接运行在“主线程main”上。

(03) mythread.start()会启动“线程mythread”,“线程mythread”启动之后,会调用run()方法;此时的run()方法是运行在“线程mythread”上。

四、synchronized关键字

1. synchronized原理

在java中,每一个对象有且仅有一个同步锁。这也意味着,同步锁是依赖于对象而存在。

当我们调用某对象的synchronized方法时,就获取了该对象的同步锁。例如,synchronized(obj)就获取了“obj这个对象”的同步锁。

不同线程对同步锁的访问是互斥的。也就是说,某时间点,对象的同步锁只能被一个线程获取到!通过同步锁,我们就能在多线程中,实现对“对象/方法”的互斥访问。 例如,现在有两个线程A和线程B,它们都会访问“对象obj的同步锁”。假设,在某一时刻,线程A获取到“obj的同步锁”并在执行一些操作;而此时,线程B也企图获取“obj的同步锁” —— 线程B会获取失败,它必须等待,直到线程A释放了“该对象的同步锁”之后线程B才能获取到“obj的同步锁”从而才可以运行。

2. synchronized基本规则

第一条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程对“该对象”的该“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。

第二条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程仍然可以访问“该对象”的非同步代码块

第三条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程对“该对象”的其他的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。

3. synchronized方法 和 synchronized代码块

“synchronized方法”是用synchronized修饰方法,而 “synchronized代码块”则是用synchronized修饰代码块。

synchronized方法示例

publicsynchronizedvoid foo1() {

    System.out.println("synchronized methoed");

}

synchronized代码块

publicvoid foo2() {

    synchronized(this) {

        System.out.println("synchronized methoed");

    }

}

synchronized代码块中的this是指当前对象。也可以将this替换成其他对象,例如将this替换成obj,则foo2()在执行synchronized(obj)时就获取的是obj的同步锁。

synchronized代码块可以更精确的控制冲突限制访问区域,有时候表现更高效率。

4. 实例锁 和 全局锁

实例锁 -- 锁在某一个实例对象上。如果该类是单例,那么该锁也具有全局锁的概念。

               实例锁对应的就是synchronized关键字。

全局锁 -- 该锁针对的是类,无论实例多少个对象,那么线程都共享该锁。

               全局锁对应的就是static synchronized(或者是锁在该类的class或者classloader对象上)。

关于“实例锁”和“全局锁”有一个很形象的例子:

pulbicclass Something {

    publicsynchronizedvoid isSyncA(){}

    publicsynchronizedvoid isSyncB(){}

    publicstaticsynchronizedvoid cSyncA(){}

    publicstaticsynchronizedvoid cSyncB(){}

}

假设,Something有两个实例x和y。分析下面4组表达式获取的锁的情况。

(01) x.isSyncA()与x.isSyncB() 

(02) x.isSyncA()与y.isSyncA()

(03) x.cSyncA()与y.cSyncB()

(04) x.isSyncA()与Something.cSyncA()

(01) 不能被同时访问。因为isSyncA()和isSyncB()都是访问同一个对象(对象x)的同步锁!

(02) 可以同时被访问。因为访问的不是同一个对象的同步锁,x.isSyncA()访问的是x的同步锁,而y.isSyncA()访问的是y的同步锁。

(03) 不能被同时访问。因为cSyncA()和cSyncB()都是static类型,x.cSyncA()相当于Something.isSyncA(),y.cSyncB()相当于Something.isSyncB(),因此它们共用一个同步锁,不能被同时反问。

(04) 可以被同时访问。因为isSyncA()是实例方法,x.isSyncA()使用的是对象x的锁;而cSyncA()是静态方法,Something.cSyncA()可以理解对使用的是“类的锁”。因此,它们是可以被同时访问的。

五、线程等待与唤醒

notify()        -- 唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。

notifyAll() -- 唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。

wait()           -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。

wait(long timeout)     -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或者超过指定的时间量”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。

wait(long timeout, int nanos)  -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或者其他某个线程中断当前线程,或者已超过某个实际时间量”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。

为什么notify(), wait()等函数定义在Object中,而不是Thread中

    notify(), wait()依赖于“同步锁”,而“同步锁”是对象锁持有,并且每个对象有且仅有一个!这就是为什么notify(), wait()等函数定义在Object类,而不是Thread类中的原因。


六、线程让步 wait()

(01) wait()是让线程由“运行状态”进入到“等待(阻塞)状态”,而不yield()是让线程由“运行状态”进入到“就绪状态”。

(02) wait()是会线程释放它所持有对象的同步锁,而yield()方法不会释放锁。

七、线程休眠 sleep()

sleep() 定义在Thread.java中。

sleep() 的作用是让当前线程休眠,即当前线程会从“运行状态”进入到“休眠(阻塞)状态”。sleep()会指定休眠时间,线程休眠的时间会大于/等于该休眠时间;在线程重新被唤醒时,它会由“阻塞状态”变成“就绪状态”,从而等待cpu的调度执行。

八、join()

join() 定义在Thread.java中。

join() 的作用:让“主线程”等待“子线程”结束之后才能继续运行。


九、interrupt()和线程终止方式

interrupt()的作用是中断本线程

当线程由于被调用了sleep(), wait(), join()等方法而进入阻塞状态;若此时调用线程的interrupt()将线程的中断标记设为true。由于处于阻塞状态,中断标记会被清除,同时产生一个InterruptedException异常。将InterruptedException放在适当的为止就能终止线程

isInterrupted() 和 interrupt()的区别:

interrupted()除了返回中断标记之外,它还会清除中断标记(即将中断标记设为false);而isInterrupted()仅仅返回中断标记。

十、线程优先级和守护线程

    1. 线程优先级的介绍    

    java 中的线程优先级的范围是1~10,默认的优先级是5。“高优先级线程”会优先于“低优先级线程”执行。

java 中有两种线程:用户线程守护线程。可以通过isDaemon()方法来区别它们:如果返回false,则说明该线程是“用户线程”;否则就是“守护线程”。

用户线程一般用户执行用户级任务,而守护线程也就是“后台线程”,一般用来执行后台任务。需要注意的是:Java虚拟机在“用户线程”都结束后会后退出

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