java基础-多线程

进程、线程概念

  • 进程:每个进程都有独立的代码和数据空间(进程上下文),进程切换开销比较大,进程中可以包含多个线程。(注:进程是资源分配最小单位
  • 线程:同一类线程共享代码和数据空间,每个线程有独立的堆栈和计数器(PC),线程切换开销比较小。
    进程和线程都有五个状态:新建、就绪、运行、阻塞、终止。

状态

  • 新建状态(New):新创建了一个线程对象。
  • 就绪状态(Runnable):线程对象创建后,其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中,变得可运行,等待获取CPU的使用权。
  • 运行状态(Running):就绪状态的线程获取了CPU,执行程序代码。
  • 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:
     * 等待阻塞:运行的线程执行wait()方法,JVM会把该线程放入等待池中。(wait会释放持有的锁)
     * 同步阻塞:运行的线程在获取对象的同步锁时,若该同步锁被别的线程占用,则JVM会把该线程放入锁池中。
     * 其他阻塞:运行的线程执行sleep()或join()方法,或者发出了I/O请求时,JVM会把该线程置为阻塞状态。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。(注意,sleep是不会释放持有的锁)
  • 终止状态(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。
    多进程是指操作系统同时运行多个任务(程序)。
    多线程是指同一程序中有多个顺序流在执行。
    java中多线程实现方式有两种:继承Thread类;实现Runnable接口。

Thread类和Runnable接口

因为java只能单继承,所以通过继承Thread类方式不适合资源共享。而Runnable接口则比较适合资源共享。
实现Runnable接口的优势:

  • 适合多个相同程序代码的线程处理同一个资源。
  • 可以绕开java单继承限制。
  • 代码可以被多个线程共享,代码和数据独立。
  • 线程池只接受Runnable或Callback类线程,不支持Thread类。

在java中,每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程,一个是垃圾收集线程。因为每当使用java命令执行一个类的时候,实际上都会启动一个JVM,每一个JVM实际上就是在操作系统中启动了一个进程。

常用函数

sleep(long millis): 线程睡眠。

使线程转到阻塞状态。millis参数设定睡眠的时间,以毫秒为单位。当睡眠结束后,就转为就绪(Runnable)状态。

join():线程加入。

join是Thread类的一个方法,启动线程后直接调用。join()作用是:“等待该线程终止”,也就是在子线程调用了join()方法后面的代码,只有等到子线程结束了才能执行。如果有多个子线程都调用了join()方法,那么主线程需要等待多个子线程结束才能继续执行join()方法后的代码。

yield():线程让步。

暂停当前正在执行的线程对象,把执行机会让给相同或者更高优先级的线程

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。

结论:yield()从未导致线程转到等待/睡眠/阻塞状态。在大多数情况下,yield()将导致线程从运行状态转到可运行状态,但有可能没有效果

setPriority(): 更改线程的优先级。
interrupt():发送中断信号

不要以为它是中断某个线程!它只是线线程发送一个中断信号,让线程在无限等待时(如死锁时)能抛出异常,从而结束线程,但是如果你Catch了这个异常,那么这个线程还是不会中断的!

wait():等待

Obj.wait(),与Obj.notify()必须要与synchronized(Obj)一起使用,也就是wait,与notify是针对已经获取了Obj锁进行操作,从语法角度来说就是Obj.wait(),Obj.notify必须在synchronized(Obj){...}语句块内。从功能上来说wait就是说线程在获取对象锁后,主动释放对象锁,同时本线程休眠。直到有其它线程调用对象的notify()唤醒该线程,才能继续获取对象锁,并继续执行。相应的notify()就是对对象锁的唤醒操作。但有一点需要注意的是notify()调用后,并不是马上就释放对象锁的,而是在相应的synchronized(){}语句块执行结束,自动释放锁后,JVM会在wait()对象锁的线程中随机选取一线程,赋予其对象锁,唤醒线程,继续执行。这样就提供了在线程间同步、唤醒的操作。Thread.sleep()与Object.wait()二者都可以暂停当前线程,释放CPU控制权,主要的区别在于Object.wait()在释放CPU同时,释放了对象锁的控制。

sleep()和yield()的区别:

sleep()使当前线程进入停滞状态,所以执行sleep()的线程在指定的时间内肯定不会被执行;yield()只是使当前线程重新回到可执行状态,所以执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。

sleep 方法使当前运行中的线程睡眼一段时间,进入不可运行状态,这段时间的长短是由程序设定的,yield 方法使当前线程让出 CPU 占有权,但让出的时间是不可设定的。实际上,yield()方法对应了如下操作:先检测当前是否有相同优先级的线程处于同可运行状态,如有,则把 CPU 的占有权交给此线程,否则,继续运行原来的线程。所以yield()方法称为“退让”,它把运行机会让给了同等优先级的其他线程

另外,sleep 方法允许较低优先级的线程获得运行机会,但 yield() 方法执行时,当前线程仍处在可运行状态,所以,不可能让出较低优先级的线程些时获得 CPU 占有权。在一个运行系统中,如果较高优先级的线程没有调用 sleep 方法,又没有受到 IO 阻塞,那么,较低优先级线程只能等待所有较高优先级的线程运行结束,才有机会运行。

wait()和sleep()区别:

共同点:

  1. 他们都是在多线程的环境下,都可以在程序的调用处阻塞指定的毫秒数,并返回。

  2. wait()和sleep()都可以通过interrupt()方法打断线程的暂停状态 ,从而使线程立刻抛出InterruptedException。

如果线程A希望立即结束线程B,则可以对线程B对应的Thread实例调用interrupt方法。如果此刻线程B正在wait/sleep /join,则线程B会立刻抛出InterruptedException,在catch() {} 中直接return即可安全地结束线程。

需要注意的是,InterruptedException是线程自己从内部抛出的,并不是interrupt()方法抛出的。对某一线程调用 interrupt()时,如果该线程正在执行普通的代码,那么该线程根本就不会抛出InterruptedException。但是,一旦该线程进入到 wait()/sleep()/join()后,就会立刻抛出InterruptedException 。

不同点:

  1. 属于不同类对象。Thread类的方法:sleep(),yield()等;Object的方法:wait()和notify()等

  2. 每个对象都有一个锁来控制同步访问。synchronized关键字可以和对象的锁交互,来实现线程的同步。sleep()方法没有释放锁,而wait()方法释放了锁,使得其他线程可以使用同步控制块或者方法。

  3. wait(),notify()和notifyAll()只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用,而sleep()可以在任何地方使用

所以sleep()和wait()方法的最大区别是:

sleep()睡眠时,保持对象锁,仍然占有该锁;而wait()睡眠时,释放对象锁。

但是wait()和sleep()都可以通过interrupt()方法打断线程的暂停状态,从而使线程立刻抛出InterruptedException(但不建议使用该方法)。

sleep()方法

sleep()使当前线程进入停滞状态(阻塞当前线程),让出CUP的使用、目的是不让当前线程独自霸占该进程所获的CPU资源,以留一定时间给其他线程执行的机会;

sleep()是Thread类的Static(静态)的方法;因此他不能改变对象的锁,所以当在一个synchronized块中调用sleep()方法时,线程虽然休眠了,但是对象的锁并木有被释放,其他线程无法访问这个对象(即使睡着也持有对象锁)。
在sleep()休眠时间期满后,该线程不一定会立即执行,这是因为其它线程可能正在运行而且没有被调度为放弃执行,除非此线程具有更高的优先级。

wait()方法
wait()方法是Object类里的方法;当一个线程执行到wait()方法时,它就进入到一个和该对象相关的等待池中,同时失去(释放)了对象的锁(暂时失去锁,wait(long timeout)超时时间到后还需要返还对象锁);其他线程可以访问;
wait()使用notify或者notifyAll或者指定睡眠时间来唤醒当前等待池中的线程。
wiat()必须放在synchronized block中,否则会在program runtime时扔出”java.lang.IllegalMonitorStateException“异常。

参考:

编程入门-----java多线程

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