在Java中引入多线程的目的显而易见,当程序中有多部分代码需要同时执行,这时便需要引入多线程,将需要同时执行的代码作为线程任务(并发任务),来达到目的。
同时在这里,还有必要搞清一个问题,什么是同时执行?从字面意思来理解,就是同时执行!而事实上,是CPU瞬间在各个线程之间做着快速切换,这种切换在引入时间片技术的OS系统中,是按照时间片的技术来完成的。
在这行main函数中内容的同时,垃圾回收器的线程,同时执行!
线程创建的方式有两种
方式一:继承Thread类,覆盖run()方法
步骤:
1.定义类覆盖Thread类;
2.覆盖Thread类中的run方法;
3.创建Thread类的子类对象创建线程对象;
4.调用线程对象的start()方法,开启线程。
方式二:实现Runnable接口,重写run()方法
1.定义一个类实现Runnable接口;
2.覆盖Runnable接口中的run()方法,将线程要运行的代码存储到run()方法中;
3.创建该接口的子类对象;
4.通过Thread类进行线程的创建,并将Runnable接口的子类作为Thread构造参数的实参进行传递;
5.调用Thread类的start()开启线程。
两种创建方式的区别:
方式一:继承自Thread类,这就会收到Java单继承这种局限性的影响,当我们如果想扩展这个线程子类的功能时就会收到很大的
限制
方式二:实现Runnable接口,则可以避免方式一的局限性,极大的降低了任务对象和Thread对象的耦合,更加符合Java面向对象
编程的思想
线程安全问题
说到线程安全,我会想到售票窗口售票的情况,四个售票员同时出售这100张票,用Java程序来表示的话,就是四个线程共享一个数据,当其中一个线程在处理多条操作共享数据的过程中,其他线程参与了运算,这时就会发生线程安全问题。
线程安全的解决办法?
只要保证一个线程在执行多条操作共享数据的语句时,其他线程不能参与运算即可,当该线程都执行完后,其他线程才可执行这些语句。
锁--同步代码块,同步函数,静态同步函数使用的锁:
1.同步代码块使用的锁是:任意的对象;
2.同步函数使用的锁是:this,this代表当前对象的引用
3.静态--当一个类被加载进内存以后,在我们还没有创建对象的时候,已经有了xxx.class
静态随着类的加载而加载,这时内存中存储的对象至少有一个就是该类字节码文件对象
这个对象的表示方式:类名.class
静态同步函数的应用场景:单例模式
单例设计模式:保证一个类在内存中只能有一个对象
怎样才能保证对象是唯一的呢?
1.其他程序随时用new创建该类对象,无法控制个数;
2.不让其他程序创建,该类在本类中自己创建一个对象;
3.该类将创建的对象对位提供,让其他程序获取并使用。
步骤:
1.怎么实现不让其他程序创建该类对象呢?将该类中的构造函数私有化
2.在本类中创建一个本类对象,并私有化
3.定义一个方法,返回值类型是本类类型,让其他程序通过该方法就可以获取本类对象
懒汉式:
class Single{
private static Single s=null;
private Single(){}
public static Single getInstance(){
if(s==null){
s=new Single();
return s;
}
}
}
在并发访问单例的时候,懒汉式单例会被破坏,有可能不能保证对象的唯一性
例如:1线程进来后经过判断发现为null,正在准备创建对象时,CPU切换到了2线程;
2线程进来后,经过判断,发现也为null,正在准备创建对象时;
CPU又切换到了1线程,new Single();
此时CPU又切换到了2线程,也new Single();
这就不能保证了对象的唯一性。
解决方案?同步
class Single{
private static Single s=null;
private Single(){}
public static synchronized Single getInstance(){
if(s==null){
s=new Single();
}
return s;
}
}
但是,这样又带来一个新的问题:当程序中线程增多后,对锁的判断次数就会增多,从而影响程序的性能
那么,如何做到既保证了多线程的安全性,又可以提高程序的性能呢?那就要减少后续对锁的判断次数。
class Single{
private static Single s=null;
private Single(){}
private static Single getInstance(){
if(s==null){
synchronized(Single.class){
if(s=null){
s=new Single();
}
}
}
returns;
}
}
死锁?
指多个进程or线程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局,当线程处于这种僵局时,若无外力作用,他们
无法继续往前执行。
最常见的死锁的情况:同步的嵌套
我们应当,尽量避免同步的嵌套情况
Thread类的方法:
run()线程中真正起作用的语句放在run()的方法体内,该方法在Thread的子类中覆盖或在Runnable对象覆盖
start()程序通过调用线程的start()方法执行线程,而start()则调用run()方法
sleep(long)它的一个参数指出当前执行的线程应休眠多长时间
interrupt()用于中断一个线程
线程的生命周期
出生:新创建的线程处于出生born状态,在调用线程的start方法之前,该线程一直处于出生状态;
就绪:当调用start方法后,线程便进入了就绪状态ready
运行:当系统给线程分配处理器资源时,处于就绪状态的最高优先级线程便进入了运行状态
死亡:当线程的run方法结束或抛出一个未捕获的异常,那么线程便进入死亡状态
阻塞:如果处于运行状态的线程发出IO请求,它便进入了阻塞状态,当其等待的IO操作结束后,阻塞的线程便进入了就绪状态
等待:当处于运行状态的线程调用wait方式,线程便进入等待状态。它将按次序排在等待队列中,队列中的线程均是由于某个对象掉哦那个了wait方法才进入等待状态的当与某对象相关的另一个线程调用了notify方法是,那么等待该对象所有线程都回到就绪状态。
休眠:当程序调用一个正在运行的线程的sleep方法时,该线程便会进入休眠状态
多线程之间的通信
多个线程在处理同一个资源,但是处理的动作(线程的任务)不同,通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源,而这种手段就是等待唤醒机制。
等待唤醒机制所涉及到的方法:
Wait():等待,将正在执行的线程释放其执行资格和执行权,并存储到线程池中
Notify():唤醒,唤醒线程池中被wait()的线程,一次只能唤醒其中的任意一个
NotifyAll():唤醒全部,可以将线程池中的所有wait()线程都唤醒
其实,所谓唤醒的意思就是让线程池中的线程具备执行资格,必须注意的是,这些方法都是在同步中有效的,同时这些方法在使用时必须标明所属锁,这样才可以明确出这些方法操作的到底是哪个锁上的线程
案例:生产者和消费者的问题
生产者生产馒头,消费者消费馒头….
当生产者发现没有馒头时,就会开始生产,生产完成后,叫消费者消费,如果发现有馒头,就会wait();
当消费者发现没有馒头时,就会wait(),当发现有馒头时,就消费,然后叫生产者继续生产。
JDK1.5后出现的新的接口和类:Lock:比同步函数和同步代码块要好一些,同步函数还是同步代码块所做的都是隐式的操作。并且,同步函数或者同步代码块使用的锁和监视器是同一个。
Lock接口:是将锁进行单独对象的封装,而且提供了对锁对象很多功能,比如:lock()获取锁,unlock()释放锁。Lock对锁的操作都是显示操作。所以它的出线要比同步函数或者同步代码块明确的多,更符合面向对象的思想