Java多线程

多进程和多线程简介

  • 多进程概念

    当前的操作系统都是多任务OS

    每个独立执行的任务就是一个进程

  • 多进程的优点

    1. 可以同时运行多个任务
    2. 程序因IO堵塞时,可以释放CPU,让CPU为其他程序服务
    3. 当系统有多个CPU时,可以为多个程序同时服务
  • 多进程的缺点

    1. 太笨重,不好管理
    2. 太笨重,不好切换
  • 多线程概念

    一个程序可以包括多个子任务,可串/并行

    每个子任务可以称为一个线程

    如果一个子任务阻塞,程序可以将CPU调度另外一个子任务进行工作。这样CPU还是保留着本程序中,而不是被调度到别的程序(进程)中,提高本程序所获得CPU时间和利用率。

  • 多进程和多线程对比

    1. 线程共享数据
    2. 线程通讯更高效
    3. 线程更轻量级,更容易切换
    4. 多个线程更容易管理

Java多线程创建

  • java.lang.Thread

    • 线程继承Thread类,实现run方法

      public class Thread1 extends Thread {
      	public void run()
      	{
      		System.out.println("hello");
      	}
      }
      
  • java.lang,.Runnable接口

    • 线程实现Runnable接口,实现run方法

      public class Thread2 implements Runnable {
      	public void run()
      	{
      		System.out.println("hello");
      	}
      }
      
      /* 启动方法 */
      new Thread(new Thread2()).start();
      
    • Java的四个主要接口:

      Clonable,用于对象克隆
      
      Comparable,用于对象比较
      
      Serializable,用于对象序列化
      
      Runnable,用于对象线程化
      
  • 启动

    • start方法,会自动以新进程调用run方法
    • 直接调用run方法,将变成串行执行
    • 同一个线程,多次start会报错,只执行第一次start方法
    • 多个线程启动,其启动的先后顺序是随机的
    • 线程无需关闭,只要其run方法执行结束后,自动关闭
    • main函数(线程)可能早于新线程结束,整个程序并不终止
    • 整个程序终止是等所有的线程都终止(包括main函数线程)
  • Thread vs Runnable

    • Thread占据了父类的名额,不如Runnable方便

    • Thread类实现Runnable

    • Runnable启动时需要Thread类的支持

    • Runnable更容易实现多线程中资源共享(Thread里必须用static变量,才能实现变量共享,Runnable通过普通变量便可达到)

      一个线程只能启动一次,通过Thread实现线程时,线程和线程所要执行的任务是捆绑在一起的。也就使得一个任务只能启动一个线程,不同的线程执行的任务是不相同的,所以没有必要,也不能让两个线程共享彼此任务中的资源。

      一个任务可以启动多个线程,通过Runnable方式实现的线程,实际是开辟一个线程,将任务传递进去,由此线程执行。可以实例化多个 Thread对象,将同一任务传递进去,也就是一个任务可以启动多个线程来执行它。这些线程执行的是同一个任务,所以他们的资源是共享。

    • 结论:建议实现Runnable接口来完成多线程

Java多线程信息共享

  • 线程类

    • 通过继承Thread类或实现Runnable
    • 通过start方法,调用run方法,run方法工作
    • 线程run结束后,线程退出
  • 粗粒度:子线程与子线程之间、和main线程之间缺乏交流

  • 细粒度:线程之间有信息交流通讯

    • 通过共享变量达到信息共享
    • JDK原生库暂不支持发送消息(类似MPI并行库(C++)直接发送消息)
  • 通过共享变量在多个线程中共享消息

    • static变量
    • 同一个Runnable类的成员变量
  • 多线程信息共享问题

    • 工作缓存副本
    • 关键步骤缺乏加锁限制
  • i++,并非原子性操作

    • 读取主存i(正本)到工作缓存(副本)中
    • 每个CPU执行(副本)i+1操作
    • CPU将结果写入到缓存(副本)中
    • 数据从工作缓存(副本)刷到主存(正本)中

  • 变量副本问题的解决方法

    • 采用volatile关键字修饰变量

      用volatile修饰的变量可以及时在各线程里面通知

    • 保证不同线程对共享变量操作时的可见性

  • 关键步骤加锁限制

    • 互斥:某一个线程运行一个代码段(关键区),其他线程不能同时运行这个代码段
    • 同步:多个线程的运行,必须按照某一种规定的先后顺序来运行
    • 互斥是同步的一种特例
  • 互斥的关键字是synchronized

    • synchronized代码块/函数,只能一个线程进入
    • synchronized加大性能负担,但是使用简便

Java多线程管理

  • 线程状态

    • NEW刚创建
    • RUNNABLE就绪态(start)
    • RUNNING运行中(run)
    • BLOCK阻塞(sleep)
    • TERMINATED结束
  • Thread的部分API已经废弃

    • 暂停和恢复suspend/resume
    • 消亡stop/destroy
  • 线程阻塞/和唤醒

    • sleep,时间一到,自己会醒来
    • wait/notify/notifyAll,等待,需要别人来唤醒
    • join,等待另一个线程结束
    • interrupt,向另外一个线程发送中断信号,该线程收到信号,会出发InterruptedException(可解除阻塞),并进行下一步处理
  • 线程被动地暂停和终止

    • 依靠别的线程来拯救自己
    • 没有及时释放资源
  • 线程主动暂停和终止

    • 定期监测共享变量
    • 如果需要暂停或终止,先释放资源,再主动动作
    • 暂停:Thread.sleep(),休眠
    • 终止:run方法结束,线程终止
  • 多线程死锁

    • 每个线程互相持有别人需要的锁
    • 预防死锁,对资源进行等级排序
  • 守护(后台)线程

    • 普通线程的结束,是run方法运行结束
    • 守护线程的结束,是run方法运行结束,或main函数结束
    • 守护线程永远不要访问资源,如文件或数据库
  • 线程查看工具:jvisualvm

原文地址:https://www.cnblogs.com/hunter-w/p/13929559.html