JVM内存解析
线程:虚拟机栈 和 程序计数器 每个线程各自有一套(独立)
进程:堆 和 方法区 是一个进程一份( 共享方法区和堆 )
一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间它们从同一堆中分配对象,可以
访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资 源可能就会带来安全的隐患。
一个Java应用程序java.exe,其实至少有三个线程:main()主线程,gc()
垃圾回收线程,异常处理线程。当然如果发生异常,会影响主线程。
并行:多个CPU同时执行多个任务。比如:多个人同时做不同的事。
并发:一个CPU(采用时间片)同时执行多个任务。比如:秒杀、多个人做同一件事。
使用多线程的优点
背景:以单核CPU为例,只使用单个线程先后完成多个任务(调用多个方 法),肯定比用多个线程来完成用的时间更短,(多花费线程切换时间)
为何仍需多线程呢?
多线程程序的优点:
1. 提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义,可增强用户体验。
2. 提高计算机系统CPU的利用率
3. 改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程,独立运行,利于理解和 修改
何时需要多线程
程序需要同时执行两个或多个任务。
程序需要实现一些需要等待的任务时,如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等。
需要一些后台运行的程序时
/*
* 多线程的创建,
方式一:继承于Thread类
* 1. 创建一个继承于Thread类的子类
* 2. 重写Thread类的run() --> 将此线程执行的操作声明在run()中
* 3. 创建Thread类的子类的对象
* 4. 通过此对象调用start()
//问题一:我们不能通过直接调用run()的方式启动线程。
//问题二:再启动一个线程,遍历100以内的偶数。不可以还让已经start()的线程去执行。会报IllegalThreadStateExcep
//创建Thread类的匿名子类的方式
new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if(i % 2 == 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
}
}
}
}.start();
* 测试Thread中的常用方法:
* 1. start():启动当前线程;调用当前线程的run()
* 2. run(): 通常需要重写Thread类中的此方法,将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
* 3. currentThread():静态方法,返回执行当前代码的线程
* 4. getName():获取当前线程的名字
* 5. setName():设置当前线程的名字 还可以通过构造器设置线程的名字
* 6. yield():释放当前cpu的执行权 加逻辑加操作(可能仍然被释放的抢到)
* 7. join():在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态,直到线程b完全执行完以后,线程a才
* 结束阻塞状态。
* 8. stop():已过时。当执行此方法时,强制结束当前线程。
* 9. sleep(long millitime):让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒时间内,当前
* 线程是阻塞状态。sleep出现异常,只能用try解决 不能通过抛异常 因为父类run没有抛异常
* 10. isAlive():判断当前线程是否存活 run方法执行完,就死亡
*
* 线程的优先级:
* 1.
* MAX_PRIORITY:10
* MIN _PRIORITY:1
* NORM_PRIORITY:5 -->默认优先级
* 2.如何获取和设置当前线程的优先级:
* getPriority():获取线程的优先级
* setPriority(int p):设置线程的优先级
start() 之前设置
* 说明:高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲,高优先级的线程高概率的情况下
* 被执行。并不意味着只有当高优先级的线程执行完以后,低优先级的线程才执行。
*
/**
* 创建多线程的方式二:实现Runnable接口
* 1. 创建一个实现了Runnable接口的类
* 2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法:run()
* 3. 创建实现类的对象
* 4. 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中,创建Thread类的对象
* 5. 通过Thread类的对象调用start()
*
*
* 比较创建线程的两种方式。
* 开发中:优先选择:实现Runnable接口的方式
* 原因:1. 实现的方式没有类的单继承性的局限性
* 2. 实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况。
*
* 联系:public class Thread implements Runnable
* 相同点:两种方式都需要重写run(),将线程要执行的逻辑声明在run()中。
*
//1. 创建一个实现了Runnable接口的类
//2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法:run()
//3. 创建实现类的对象
//4. 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中,创建Thread类的对象
//5. 通过Thread类的对象调用start():① 启动线程 ②调用当前线程的run()-->调用了Runnable类型的target的run()
Thread.currentThread().getName()(继承)与getName()(实现)
实现时不同流程只需要传入同一个对象(对象内的数据共享)线程共享数据
Java中的线程分为两类:一种是守护线程,一种是用户线程。
它们在几乎每个方面都是相同的,唯一的区别是判断JVM何时离开。
守护线程是用来服务用户线程的,通过在start()方法前调用 thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程。
Java垃圾回收就是一个典型的守护线程。
若JVM中都是守护线程,当前JVM将退出。
形象理解:兔死狗烹,鸟尽弓藏
/**
* 例子:创建三个窗口卖票,总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式
*
* 1.问题:卖票过程中,出现了重票、错票 -->出现了线程的安全问题
* 2.问题出现的原因:当某个线程操作车票的过程中,尚未操作完成时,其他线程参与进来,也操作车票。
* 3.如何解决:当一个线程a在操作ticket的时候,其他线程不能参与进来。直到线程a操作完ticket时,其他
* 线程才可以开始操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞,也不能被改变。
*
*
* 4.在Java中,我们通过同步机制,来解决线程的安全问题。
*
* 方式一:同步代码块
*
* synchronized(同步监视器){
* //需要被同步的代码
*
* }
* 说明:1.操作共享数据的代码,即为需要被同步的代码。 -->不能包含代码多了,也不能包含代码少了。
* 2.共享数据:多个线程共同操作的变量。比如:ticket就是共享数据。
* 3.同步监视器,俗称:锁。任何一个类的对象,都可以充当锁。
* 要求:多个线程必须要共用同一把锁。
*
* 补充:在实现Runnable接口创建多线程的方式中,我们可以考虑使用this充当同步监视器。
* 方式二:同步方法。
* 如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中,我们不妨将此方法声明同步的。
*
*
* 5.同步的方式,解决了线程的安全问题。---好处
* 操作同步代码时,只能有一个线程参与,其他线程等待。相当于是一个单线程的过程,效率低。 ---局限性
*
/**
* 使用同步代码块解决继承Thread类的方式的线程安全问题
*
* 例子:创建三个窗口卖票,总票数为100张.使用继承Thread类的方式
加同步代码块,同步监视器保证唯一 加static
*
* 说明:在继承Thread类创建多线程的方式中,慎用this充当同步监视器,考虑使用当前类充当同步监视器。(类只会加载一次)
有同步问题:有共享数据 共享数据是谁 操作共享数据的代码 同步监视器
保证唯一 加static
实现Runnable
解决:
方式一:同步代码块
*
* synchronized(同步监视器){
* //需要被同步的代码
*
* }
在实现Runnable接口创建多线程的方式中,我们可以考虑使用this充当同步监视器。
方式二:同步方法。
*
* 如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中,我们不妨将此方法声明同步的。
private synchronized void show(){//同步监视器:this
//synchronized (this){}
}
继承Thread类的方式
使用同步代码块解决
synchronized (W.class){//Class clazz = Win.class,Win.class只会加载一次
//错误的方式:this代表着t1,t2,t3三个对象
// synchronized (this){}
}
使用同步方法处理
private static synchronized void show(){//同步监视器:Window4.class
//private synchronized void show(){ //同步监视器:t1,t2,t3。此种解决方式是错误的}
}
/**
* 使用同步机制将单例模式中的懒汉式改写为线程安全的
*
线程的死锁问题
不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都在等待对方放弃 自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁
出现死锁后,不会出现异常,不会出现提示,只是所有的线程都处于 阻塞状态,无法继续
解决方法
专门的算法、原则
尽量减少同步资源的定义
尽量避免嵌套同步
/**
* 解决线程安全问题的方式三:Lock锁 --- JDK5.0新增
*
* 1. 面试题:synchronized 与 Lock的异同?
* 相同:二者都可以解决线程安全问题
* 不同:synchronized机制在执行完相应的同步代码以后,自动的释放同步监视器
* Lock需要手动的启动同步(lock()),同时结束同步也需要手动的实现(unlock())
*
* 2.优先使用顺序:
* Lock 同步代码块(已经进入了方法体,分配了相应资源) 同步方法(在方法体之外)
*
*
* 面试题:如何解决线程安全问题?有几种方式
保证锁lock唯一
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); implement
private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); extrends
/**
* 线程通信的例子:使用两个线程打印 1-100。线程1, 线程2 交替打印
*
* 涉及到的三个方法:
* wait():一旦执行此方法,当前线程就进入阻塞状态,并释放同步监视器。
* notify():一旦执行此方法,就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait,就唤醒优先级高的那个。
* notifyAll():一旦执行此方法,就会唤醒所有被wait的线程。
*
* 说明:
* 1.wait(),notify(),notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
* 2.wait(),notify(),notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。
* 否则,会出现IllegalMonitorStateException异常
* 3.wait(),notify(),notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。
*
* 面试题:sleep() 和 wait()的异同?
* 1.相同点:一旦执行方法,都可以使得当前的线程进入阻塞状态。
* 2.不同点:1)两个方法声明的位置不同:Thread类中声明sleep() , Object类中声明wait()
* 2)调用的要求不同:sleep()可以在任何需要的场景下调用。 wait()必须使用在同步代码块或同步方法中
* 3)关于是否释放同步监视器:如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中,sleep()不会释放锁,wait()会释放锁。
*
*/
经典例题:生产者/消费者问题
生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk),而消费者(Customer)从店员处 取走产品,店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20),如果生产者试图 生产更多的产品,店员会叫生产者停一下,如果店中有空位放产品了再通 知生产者继续生产;如果店中没有产品了,店员会告诉消费者等一下,如 果店中有产品了再通知消费者来取走产品。
这里可能出现两个问题: 生产者比消费者快时,消费者会漏掉一些数据没有取到。 消费者比生产者快时,消费者会取相同的数据。
/**
* 线程通信的应用:经典例题:生产者/消费者问题
*
* 生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk),而消费者(Customer)从店员处取走产品,
* 店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20),如果生产者试图生产更多的产品,店员
* 会叫生产者停一下,如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产;如果店中没有产品
* 了,店员会告诉消费者等一下,如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。
*
* 分析:
* 1. 是否是多线程问题?是,生产者线程,消费者线程
* 2. 是否有共享数据?是,店员(或产品)
* 3. 如何解决线程的安全问题?同步机制,有三种方法
* 4. 是否涉及线程的通信?是
*
*/
/**
* 创建线程的方式三:实现Callable接口。 --- JDK 5.0新增
*
*
* 如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大?
* 1. call()可以有返回值的。
* 2. call()可以抛出异常,被外面的操作捕获,获取异常的信息
* 3. Callable是支持泛型的
*/
新增方式二:使用线程池
背景:经常创建和销毁、使用量特别大的资源,比如并发情况下的线程, 对性能影响很大。
思路:提前创建好多个线程,放入线程池中,使用时直接获取,使用完 放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交 通工具。
好处:
提高响应速度(减少了创建新线程的时间)
降低资源消耗(重复利用线程池中线程,不需要每次都创建) 便于线程管理
corePoolSize:核心池的大小
maximumPoolSize:最大线程数
keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止 ...
/**
* 创建线程的方式四:使用线程池
*
* 好处:
* 1.提高响应速度(减少了创建新线程的时间)
* 2.降低资源消耗(重复利用线程池中线程,不需要每次都创建)
* 3.便于线程管理
* corePoolSize:核心池的大小
* maximumPoolSize:最大线程数
* keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
*
*
* 面试题:创建多线程有几种方式?四种!
*/
public class ThreadPool {
public static void main(String[] args) {
//1. 提供指定线程数量的线程池
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);//此时service为接口对象 设置不了属性值 属性值如果声明在接口为常量
ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;//此时service为可设置线程池的属性的对象
//设置线程池的属性
// System.out.println(service.getClass());
// service1.setCorePoolSize(15);
// service1.setKeepAliveTime();
//2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象
service.execute(new NumberThread());//适合适用于Runnable
service.execute(new NumberThread1());//适合适用于Runnable
// service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable
//3.关闭连接池
service.shutdown();
}
}