java 多線程基礎(chǔ)

MarvinZhang 發(fā)布于2019-08-16 16:41 / 2721人閱讀

摘要：每個(gè)進(jìn)程包含一到多個(gè)線程。所以線程基本上是輕量級(jí)的進(jìn)程，它負(fù)責(zé)在單個(gè)程序里執(zhí)行多任務(wù)。通常由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)多個(gè)線程的調(diào)度和執(zhí)行。因此此時(shí)可能有多個(gè)線程處于就緒狀態(tài)。

進(jìn)程和線程

每個(gè)正在系統(tǒng)上運(yùn)行的程序都是一個(gè)進(jìn)程。每個(gè)進(jìn)程包含一到多個(gè)線程。線程是一組指令的集合，或者是程序的特殊段，它可以在程序里獨(dú)立執(zhí)行。也可以把它理解為代碼運(yùn)行的上下文。所以線程基本上是輕量級(jí)的進(jìn)程，它負(fù)責(zé)在單個(gè)程序里執(zhí)行多任務(wù)。通常由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)多個(gè)線程的調(diào)度和執(zhí)行。
使用線程可以把占據(jù)時(shí)間長(zhǎng)的程序中的任務(wù)放到后臺(tái)去處理，程序的運(yùn)行速度可能加快，在一些等待的任務(wù)實(shí)現(xiàn)上如用戶輸入、文件讀寫和網(wǎng)絡(luò)收發(fā)數(shù)據(jù)等，線程就比較有用了。在這種情況下可以釋放一些珍貴的資源如內(nèi)存占用等等。
如果有大量的線程,會(huì)影響性能，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)需要在它們之間切換，更多的線程需要更多的內(nèi)存空間，線程的中止需要考慮其對(duì)程序運(yùn)行的影響。通常塊模型數(shù)據(jù)是在多個(gè)線程間共享的，需要防止線程死鎖情況的發(fā)生。
總結(jié):進(jìn)程是所有線程的集合，每一個(gè)線程是進(jìn)程中的一條執(zhí)行路徑。
推薦閱讀：http://www.ruanyifeng.com/blo...

多線程應(yīng)用場(chǎng)景

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數(shù)據(jù)庫(kù)連接池

創(chuàng)建方式 繼承Thread類重寫run方法

MyThread:

public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("i = " + i);
        }
    }
}

測(cè)試接口：

@GetMapping("test-my-thread")
public void testMyThead() {
    MyThread myThread = new MyThread();
    System.out.println("start thread");
    myThread.start();
    System.out.println("end thread");
}

測(cè)試結(jié)果：

start thread

end thread

循環(huán)i

Runnable接口,重寫run方法

Mythread2

public class Mythread2 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("i = " + i);
        }
    }
}

測(cè)試接口

@GetMapping("test-my-thread2")
public void testMyThead2() {
    Mythread2 mythread2 = new Mythread2();
    System.out.println("start thread");
    new Thread(mythread2).start();
    System.out.println("end thread");
}

測(cè)試結(jié)果：

start thread

end thread

循環(huán)i

使用匿名內(nèi)部類方式

測(cè)試接口

@GetMapping("test-my-thread3")
public void testMyThead3() {
    new Thread(() -> {
        System.out.println("start thread");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("i = " + i);
        }
        System.out.println("end thread");
    }).start();
}

測(cè)試結(jié)果：

start thread

end thread

循環(huán)i

常見問題

繼承Thread？實(shí)現(xiàn)Runnable接口？
推薦使用實(shí)現(xiàn)Runnable接口，因?yàn)閖ava是單繼承多實(shí)現(xiàn)的

start方法？run方法？
start開啟線程，等待cpu去執(zhí)行；run是實(shí)例調(diào)用

常用API 常用線程構(gòu)造函數(shù)

Thread（）無參構(gòu)造

Thread（String name）指定Thread名稱

Thread（Runable r）參數(shù)為Runable

Thread（Runable r, String name）參數(shù)為Runable和Thread名稱

Thread關(guān)于自身信息的API

setName(String name)/getName() 讀寫線程名稱

isDaemon() 判斷該線程是否是守護(hù)線程

getId() 獲取當(dāng)前jvm中該線程的唯一標(biāo)示

isAlive() 判斷該線程是否存活，標(biāo)準(zhǔn)是線程已啟動(dòng)但還沒有執(zhí)行完畢

getState() 獲取該線程狀態(tài)，返回值為枚舉，包括NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING和TERMINATED

currentThread() 獲取當(dāng)前線程對(duì)象

Thread關(guān)于執(zhí)行的API

start() 啟動(dòng)線程

run() 實(shí)例方法執(zhí)行線程代碼，并沒有啟動(dòng)一個(gè)新的線程

join(long millis, int nanos) 保證指定時(shí)間以內(nèi)，在JVM中只有該線程在運(yùn)行。millis是等待的毫秒數(shù)，nanos是微秒數(shù)(參數(shù)可省)。如果millis填0，則一直等到當(dāng)前線程執(zhí)行完畢，JVM才會(huì)調(diào)度其他線程執(zhí)行

yield() 當(dāng)該線程讓出CPU，給其他線程一個(gè)獲取調(diào)度的機(jī)會(huì)，但是不確保一定會(huì)調(diào)度到其他線程上

sleep(long millis, int nanos) 讓該線程在指定時(shí)間以內(nèi)休眠，需要注意的是在休眠過程中該線程不會(huì)釋放持有的鎖。millis是等待的毫秒數(shù)，nanos是微秒數(shù)(參數(shù)可省)

Stop() 停止線程

多線程運(yùn)行狀態(tài)

新建狀態(tài)

當(dāng)用new操作符創(chuàng)建一個(gè)線程時(shí)， 例如new Thread(r)，線程還沒有開始運(yùn)行，此時(shí)線程處在新建狀態(tài)。 當(dāng)一個(gè)線程處于新生狀態(tài)時(shí)，程序還沒有開始運(yùn)行線程中的代碼

就緒狀態(tài)

一個(gè)新創(chuàng)建的線程并不自動(dòng)開始運(yùn)行，要執(zhí)行線程，必須調(diào)用線程的start()方法。當(dāng)線程對(duì)象調(diào)用start()方法即啟動(dòng)了線程，start()方法創(chuàng)建線程運(yùn)行的系統(tǒng)資源，并調(diào)度線程運(yùn)行run()方法。當(dāng)start()方法返回后，線程就處于就緒狀態(tài)。
處于就緒狀態(tài)的線程并不一定立即運(yùn)行run()方法，線程還必須同其他線程競(jìng)爭(zhēng)CPU時(shí)間，只有獲得CPU時(shí)間才可以運(yùn)行線程。因?yàn)樵趩蜟PU的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，不可能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)線程，一個(gè)時(shí)刻僅有一個(gè)線程處于運(yùn)行狀態(tài)。因此此時(shí)可能有多個(gè)線程處于就緒狀態(tài)。對(duì)多個(gè)處于就緒狀態(tài)的線程是由Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的線程調(diào)度程序(thread scheduler)來調(diào)度的。

運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)線程獲得CPU時(shí)間后，它才進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，真正開始執(zhí)行run()方法.

阻塞狀態(tài)

線程運(yùn)行過程中，可能由于各種原因進(jìn)入阻塞狀態(tài):
    1. 線程通過調(diào)用sleep方法進(jìn)入睡眠狀態(tài)；
    2. 線程調(diào)用一個(gè)在I/O上被阻塞的操作，即該操作在輸入輸出操作完成之前不會(huì)返回到它的調(diào)用者；
    3. 線程試圖得到一個(gè)鎖，而該鎖正被其他線程持有；
    4. 線程在等待某個(gè)觸發(fā)條件；

死亡狀態(tài)

有兩個(gè)原因會(huì)導(dǎo)致線程死亡：
1) run方法正常退出而自然死亡，
2) 一個(gè)未捕獲的異常終止了run方法而使線程猝死。
為了確定線程在當(dāng)前是否存活著（就是要么是可運(yùn)行的，要么是被阻塞了），需要使用isAlive方法。如果是可運(yùn)行或被阻塞，這個(gè)方法返回true； 如果線程仍舊是new狀態(tài)且不是可運(yùn)行的， 或者線程死亡了，則返回false.

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