多线程

Java 多线程

进程:每个进程都有独立的代码和数据空间(进程上下文),进程间的切换会有较大的开销,一个进程包含1--n个线程。(进程是资源分配的最小单位)

线程:同一类线程共享代码和数据空间,每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC),线程切换开销小。(线程是cpu调度的最小单位)

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,直到所有的非守护线程都结束运行后才能结束。

Java 给多线程编程提供了内置的支持。 一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。

多线程是多任务的一种特别的形式,但多线程使用了更小的资源开销。

多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的。

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(常用);
  • 通过继承 Thread 类本身(常用);
  • 通过 Callable 和 Future 创建线程(不常用)。

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。

Java线程的6种状态

  1. 初始(NEW):新创建了一个线程对象,但还没有调用start()方法。
  2. 运行(RUNNABLE):Java线程中将就绪(ready)和运行中(running)两种状态笼统的称为“运行”。
    线程对象创建后,其他线程(比如main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,等待被线程调度选中,获取CPU的使用权,此时处于就绪状态(ready)。就绪状态的线程在获得CPU时间片后变为运行中状态(running)。
  3. 阻塞(BLOCKED):表示线程阻塞于锁。
  4. 等待(WAITING):进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作(通知或中断)。
  5. 超时等待(TIMED_WAITING):该状态不同于WAITING,它可以在指定的时间后自行返回。
  6. 终止(TERMINATED):表示该线程已经执行完毕。

同步(Synchronous)和异步(Asynchronous)

  • 同步方法调用一旦开始,调用者必须等到方法调用返回后,才能继续后续的行为。
  • 异步方法调用更像一个消息传递,一旦开始,方法调用就会立即返回,调用者就可以继续后续的操作。而,异步方法通常会在另外一个线程中,“真实”地执行着。整个过程,不会阻碍调用者的工作。

同步代码块

即有synchronized关键字修饰的语句块。

被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁,从而实现同步

代码如:

synchronized(object){

}

注:同步是一种高开销的操作,因此应该尽量减少同步的内容。

通常没有必要同步整个方法,使用synchronized代码块同步关键代码即可。

同步方法

即有synchronized关键字修饰的方法。

由于java的每个对象都有一个内置锁,当用此关键字修饰方法时,

内置锁会保护整个方法。在调用该方法前,需要获得内置锁,否则就处于阻塞状态。

代码如:

public synchronized void save(){}

注: synchronized关键字也可以修饰静态方法,此时如果调用该静态方法,将会锁住整个类

使用重入锁实现线程同步

在JavaSE5.0中新增了一个java.util.concurrent包来支持同步。ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁, 它与使用synchronized方法和快具有相同的基本行为和语义,并且扩展了其能力。
ReenreantLock类的常用方法有:
ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例
lock() : 获得锁
unlock() : 释放锁
注:ReentrantLock()还有一个可以创建公平锁的构造方法,即ReentrantLock(true),但由于能大幅度降低程序运行效率,不推荐使用

线程池

线程池的基本思想还是一种对象池的思想,开辟一块内存空间,里面存放了众多(未死亡)的线程,池中线程执行调度由池管理器来处理。当有线程任务时,从池中取一个,执行完成后线程对象归池,这样可以避免反复创建线程对象所带来的性能开销,节省了系统的资源。

线程池的类型

1.缓存线程池

2.定长线程池

3.单线程线程池

4.周期定长线程池

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