线程重在 线程同步和线程通信的编程
1.线程与进程?
线程是指程序在执行过程中,能够执行程序代码的一个执行单元。线程的状态:运行、就绪、挂起(suspend)、结束;
进程是指一段正在执行的程序。
关系:一个进程可以有多个线程。多个线程共享程序的内存空间(包括代码段、数据段和堆空间)及一些进程级的资源(例如打开的文件),但各线程拥有自己的栈空间
多线程的优势:(1)减少程序的响应时间;
(2)与进程相比,线程的创建和切换开销更小;
(3)多CPU或多核计算机本身就具有执行多线程的能力;
(4)使用多线程能够简化程序的结构,是程序便于理解和维护。
2.怎么创建一个线程?//如何实现多线程?
方法1.继承Thread类,重写run()方法
step1.创建一个继承Thread的类(假定类名为A),并重写run()方法
step2.构造一个A类对象,假定对象名为aa
step3.调用aa对象的start()方法
//创建一个线程的方法1
class A extends Thread{//1.创建一个继承Thread的类,并重写run()方法
public void run(){
while(true){
System.out.printf("AAAA
");
}
}
}
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args){
A aa=new A();//2.创建一个A对象
//aa.run();//顺序进行
aa.start();//两个线程同时进行。//3.调用aa对象的start的方法
while(true){
System.out.printf("BBBB
");
System.out.printf("%s正在执行
",Thread.currentThread().getName());
}
}
}
方法2.实现Runnable类,并实现该接口的run()方法
step1.创建一个实现Runnable接口的类,假定为A 代码: class A implements Runnable;
step2.创建A类对象aa 代码: A aa=new A();
step3.利用aa构造一个Thread对象tt Thread tt=new Thread(aa);
step4.调用tt中的start方法 tt.start();
//创建一个线程的方法2
package ThreadTest2;
class A implements Runnable{//用一个类去实现Runnable接口
public void run(){
while(true){
System.out.printf("AAAA
");
}
}
}
public class ThreadTest2 {
public static void main(String[] args){
A aa=new A();//定义一个A类对象
Thread bb=new Thread(aa);//用aa去实现一个Thread类
bb.start();//调用start方法,实现多线程
while(true){
System.out.printf("BBBB
");
}
}
}
方法3.实现Callable接口,重写call()方法
import java.util.concurrent.*;
public class CallableTest {
//创建线程
public static class CallableThread implements Callable{
public String call() throws Exception{
return "Hello world";
}
}
public static void main(String[] args){
ExecutorService threadPool=Executors.newSingleThreadExecutor();
//启动线程
Future future=threadPool.submit(new CallableThread());
try{
System.out.println("waiting thread to finish");
System.out.println(future.get());//等待线程结束,并获得返回结果
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
输出结果:
waiting thread to finish
Hello world
比较:前两种方法没有返回值,但最后一种方法有返回值。
当需要实现多线城时,一般推荐使用Runnable接口的方式,其原因是:首先,Thread类定义了多种方法可以被派生类使用或重写,但只有run()是必须被重写的。
其次,许多java程序员认为,一个类仅在他们需要加强或修改时才会被继承,因此没必要继承Thread类。
Callable接口实际是属于Executor框架的功能类Callable接口与Runnable接口的功能是类似的,但提供了比Runnable更强大的功能,表现为:
1)Callable可以在任务结束后返回一个值
2)Callable中的call()方法可以抛出异常
3)Future对象表示异步计算的接否,它能提供检查计算是否完成的方法。
一个类是否可以既继承Thread类又实现Runnable接口?
可以,但是要注意顺序!
public class A extends Thread implements Runnable{ public static void main(String[] args){ Thread t =new Thread(new A); t.start(); } }
3.start()和run()的区别?
系统通过start()来启动一个线程,此时线程处于就绪状态而非运行状态,也就意味着这个线程可以被JVM来调度执行;
在调度过程中,JVM通过调用线程类的run()方法来完成实际的操作,当run()结束后,线程就会终止;
调用start()能够异步地调用run()方法,但是直接调用run()方法却是同步的,因此无法达到多线程的目的。
4.同步和异步?
在多线程的环境中,经常会碰到数据的共享问题,即当多个线程需要同时访问一个资源时,他们需要以某种顺序来确保资源在某一时刻只能被一个线程使用,
否则,程序的运行结果将会是不可预测的,在这种情况下,就必须对数据进行同步。同步机制能够保证资源的安全。
要想实现同步,必须要获得每一个线程对象的锁。获得它可以保证在同一个时刻只有一个线程能够进入临界区(访问互斥资源的代码区),并且在这个锁释放之前,
其他线程就不能再进入这个临界区。如果其他线程想要获得该对象的锁,只能进入等待队列等待。
异步与非阻塞类似,由于每个线程都包含了运行时自身需要的数据或方法,因此,在进行输入输出处理时,不必关心其他线程的状态或行为,也不必等到输入输
出处理完毕才返回。
5.多线程同步的实现方法有哪些?
方法1.使用synchronized关键字
(1)用synchronized来修饰一些方法
(2)用synchronized来修饰代码块或对象
方法2.使用wait()方法与notify()或notifyAll()方法:
调用wait()方法,释放对象锁,进入等待状态;通过notify()或notifyAll()方法唤醒的正在等待的其他线程
方法3.Lock
(1)lock()
(2)trylock()
(3)trylock(long timeout,TimeUnit unit)
(1)lockInterruptibly()
比较:synchronized也lock的区别?
实现线程同步的两种锁机制,其中synchrinized使用Obkect对象本身的notify、wait、notifyAll调度机制;Lock使用Condition进行线程之间的的调度。
- 用法不同:synchronized既可以加在方法上,也可以加在特定的代码快中,括号表示需要锁的对象;而lock需要显示地指定起始位置和终止位置。另外,synchronized是委托给JVM执行,而Lock是通过代码实现,他有比synchronized更为精确的线程语义。
- 性能不一样:在资源竞争不是很激烈的情况下,synchronized的性能优于lock,而竞争激烈的情况下,lock的性能优于synchronized。
- 锁机制不一样:synchronized获得和释放锁的方式是都在块结构中,必须以相反的顺序释放,并自动解锁,不会因为出现异常而导致死锁。而Lock需要开发人员手工去释放,而且必须在finally块中释放,否则会导致死锁。
6.线程的状态及几个概念比较
(1)线程的状态:运行、就绪、阻塞、结束
(2)一些方法及其概念
1)线程的休眠sleep()
暂停执行当前运行中的线程,使之进入阻塞状态,待经过指定的“延迟时间”后再醒来经进入到就绪状态
2)线程的让步yield()
让运行中的线程主动放弃当前获得的的CPU机会,但不是使该线程进入阻塞状态,而是进入就绪状态的
3)线程的串行化joint()
在多线程中,如果在一个线程运行的过程中要用到另一个线程的运行结果,则可以进行线程的串行化处理,即joint()
joint()的作用?
线程的串行化。
4)线程的挂起和恢复
线程的挂起suspend——暂时停止当前运行中的线程,使之转入阻塞状态,并且不会自动恢复
线程的恢复resume——使得一个已经挂起的线程恢复运行
(3)概念比较
1)sleep()和wait()方法
sleep()是使线程暂停执行一段时间的方法;wait()是一种使线程暂停执行的方法。
- 原理不同:sleep()方法是Thread的静态方法,是线程用来控制自身流程的,它会使得线程暂停执行一段时间,而把机会让给其他线程,等待计时时间一到,此线程会自动苏醒;wait()方法是Object类的方法,用于线程间的通信,这个方法会使当前拥有该对象锁的进程等待,直到其他县城调用notify()方法。
- 对锁的机制不同:调用sleep()并不会释放锁;调用wait(),线程会释放它所占有的锁。
- 使用区域不同:wait()只能在同步块或者同步控制的方法中使用;而sleep()可以在任何地方使用。
由于sleep不会释放锁机制,容易造成死锁,因此,一般情况下不建议使用sleep(),而推荐使用wait()方法。
2)sleep()和yeid()方法
- sleep给其他线程机会时不考虑线程的优先级,而yeild只给相同优先级或者更高优先级的线程以有限运行的机会;
- sleep方法会使线程转入阻塞状态,而yeild方法只是使当前线程重新回到可执行状态,所以执行yeild()方法的线程有可能进入到可执行状态又马上被执行了。
- sleep()方法声明了异常,而yeild没有声明异常。
- sleep()比yield()具有更好的可移植性。
7.终止线程的方法?
public class endThread {
public class TESTthread implements Runnable{
public void run(){
System.out.println("sleeping");
try{
//用线程的休眠来模拟线程的阻塞
Thread.sleep(5000);
System.out.println("finish");
}catch(Exception e){
System.out.println("interrupted");
}
}
}
public static void main(String[] args){
TESTthread bb=new TESTthread();
Thread aa=new Thread(bb);
aa.start();
aa.interrupt(); //打破阻塞
}
}
如果使用在run()中设置flag来达到结束线程的效果时,当线程是非运行状态,比如说,调用sleep()或wait()或I/O阻塞时,这种方法就不能用了。
本节目列出的方法,可以有效地避免这个问题,此时是通过使用interrupt()方法来打破阻塞的情况,当interrupt() 方法被调用时,会抛出异常,可以通过在run()方法中捕获这个异常来让线程安全退出。
8.守护线程
区别用户线程,当程序中没有用户线程而只有守护线程的时候,JVM终止。
可以通过setDeamon(true)来显式地声明守护线程,并注意,此声明必须在start()方法调用之前。
9.线程通信——生产消费
10.线程同步——卖票