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Java—多線程基礎(chǔ)

mozillazg / 1564人閱讀

摘要:多線程基礎(chǔ)基本概念進程所謂進程就是運行在操作系統(tǒng)的一個任務(wù),進程是計算機任務(wù)調(diào)度的一個單位,操作系統(tǒng)在啟動一個程序的時候,會為其創(chuàng)建一個進程,就是一個進程。代碼就不做過多解釋了,沒有代碼搞個毛的多線程。運行狀態(tài)拿到的線程開始執(zhí)行。

多線程基礎(chǔ) 基本概念 進程

所謂進程就是運行在操作系統(tǒng)的一個任務(wù),進程是計算機任務(wù)調(diào)度的一個單位,操作系統(tǒng)在啟動一個程序的時候,會為其創(chuàng)建一個進程,JVM就是一個進程。進程與進程之間是相互隔離的,每個進程都有獨立的內(nèi)存空間。

計算機實現(xiàn)并發(fā)的原理是:CPU分時間片,交替執(zhí)行,宏觀并行,微觀串行。同理,在進程的基礎(chǔ)上分出更小的任務(wù)調(diào)度單元就是線程,我們所謂的多線程就是一個進程并發(fā)多個線程。

線程

在上面我們提到,一個進程可以并發(fā)出多個線程,而線程就是最小的任務(wù)執(zhí)行單元,具體來說,一個程序順序執(zhí)行的流程就是一個線程,我們常見的main就是一個線程(主線程)。

線程的組成

想要擁有一個線程,有這樣的一些不可或缺的部分,主要有:CPU時間片,數(shù)據(jù)存儲空間,代碼。

CPU時間片都是有操作系統(tǒng)進行分配的,數(shù)據(jù)存儲空間就是我們常說的堆空間和棧空間,在線程之間,堆空間是多線程共享的,棧空間是互相獨立的,這樣做的好處不僅在于方便,也減少了很多資源的浪費。代碼就不做過多解釋了,沒有代碼搞個毛的多線程。

線程的創(chuàng)建和啟動
傳統(tǒng)創(chuàng)建線程有兩種方式

繼承Thread類,覆蓋run方法

實現(xiàn)Runnable接口,覆蓋run方法

Runnable并不是線程對象,而是一個任務(wù)對象。那么Runnable和Thread有什么樣的關(guān)系呢?

通過查閱API,我們發(fā)現(xiàn)創(chuàng)建一個線程除了使用Thread的無參構(gòu)造方法以外有一個有參構(gòu)造方法是這樣 :Thread(Runnable?target),通過這個方法會分配一個新的Thread 對象。

其中的參數(shù)是一個類型為Runnable的target屬性。

Runnable接口最大的作用就是為非Thread子類的類提供了一種實現(xiàn)線程的方式,只需要實現(xiàn)Runnable接口就可以借助Thread創(chuàng)建一個線程;另一方面,如果只想重寫run方法,不想得到其他的Thread的方法,實現(xiàn)Runnable是一個好的選擇。

JDK1.5

線程池

ExecutorService(線程池 interface)

//通過工具類中的方法能夠新建一個線程池,用ExecutorService接受
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);

Callable對象

類似于Runnable(描述任務(wù)的interface)。
//創(chuàng)建一個Callable的實現(xiàn)類
Callable task1 = new Callable(){
  public Integer call() throws Exception{
    int result = 0;
    for(int i=2;i<=100;i+=2){
      result += i;
      Thread.sleep;
    }
      return result;
  }
  
}

//用Future對象接收fask1的返回值  將任務(wù)提交給線程池
Future f = es.submit(task1);
//通過get方法獲取Future中的值 在這個時候主線程主動的調(diào)取get  如果分支線程還沒有結(jié)束,主線程會在這里阻塞
int result = f1.get();
//關(guān)閉線程池
es.shutdown();

從以上這段代碼我們可以看到很多不一樣的地方,首先在Callable對象中是可以拋出異常的,其次有返回值,在這個基礎(chǔ)上也就引出了一個新的問題,如果接收該線程的對象?JDK1.5中也給出了解決的方法是Future對象.

啟動線程

在這里我們需要明白,上面兩種方式并不會讓我們得到真正的線程,只是得到了線程對象,只有啟動線程,才算得到了真正的線程。

通過執(zhí)行start()方法能夠啟動一個線程,但是啟動線程并不是立即執(zhí)行,成功啟動的線程會處于就緒狀態(tài),什么時候執(zhí)行需要等到拿到時間片之后。

線程的分類

用戶線程和守護(Daemon)線程。

守護線程:守護線程會一直運行,直到其他非守護線程都結(jié)束的時候,才會結(jié)束。有一個典型的守護線程就是:垃圾回收線程,和虛擬機共存亡,直到虛擬機中沒有任何線程的時候虛擬機關(guān)閉的時候才會終止,簡單說就是虛擬機在,它就在,虛擬機亡便亡。

線程的狀態(tài)

上面我們提到過,一個線程在啟動之后不會立馬執(zhí)行,而是處于就緒狀態(tài)(Ready),就緒狀態(tài)就是線程的狀態(tài)的一種,處于這種狀態(tài)的線程意味著一切準備就緒, 需要等待系統(tǒng)分配到時間片。為什么沒有立馬運行呢,因為同一時間只有一個線程能夠拿到時間片運行,新線程啟動的時候讓它啟動的線程(主線程)正在運行,只有等主線程結(jié)束,它才有機會拿到時間片運行。

線程的狀態(tài):初始狀態(tài)(New),就緒狀態(tài)(Ready),運行狀態(tài)(Running)(特別說明:在語法的定義中,就緒狀態(tài)和運行狀態(tài)是一個狀態(tài)Runable),等待狀態(tài)(Waitering),終止狀態(tài)(Terminated)

RUNNABLE),等待狀態(tài)(Waitering),終止狀態(tài)(Terminated)

初始狀態(tài)(New)

線程對象被創(chuàng)建出來,便是初始狀態(tài),這時候線程對象只是一個普通的對象,并不是一個線程。

Runable

就緒狀態(tài)(Ready):執(zhí)行start方法之后,進入就緒狀態(tài),等待被分配到時間片。

運行狀態(tài)(Running):拿到CPU的線程開始執(zhí)行。處于運行時間的線程并不是永久的持有CPU直到運行結(jié)束,很可能沒有執(zhí)行完畢時間片到期,就被收回CPU的使用權(quán)了,之后將會處于等待狀態(tài)。

等待狀態(tài)(Waiting)

等待狀態(tài)分為有限期等待和無限期等待,所謂有限期等待是線程使用sleep方法主動進入休眠,有一定的時間限制,時間到期就重新進入就緒狀態(tài),再次等待被CPU選中。

而無限期等待就有些不同了,無限期并不是指永遠的等待下去,而是指沒有時間限制,可能等待一秒也可能很多秒。至于進入等待的原因也不盡相同,可能是因為CPU時間片到期,也可能是因為一個比較耗時的操作(數(shù)據(jù)庫),或者主動的調(diào)用join方法。

wait和sleep的區(qū)別

wait sleep
wait()方法是Object類里的方法 sleep()是Thread類的static(靜態(tài))的方法
wait()睡眠時,釋放對象鎖 sleep()睡眠時,保持對象鎖,仍然占有該鎖
常用于線程間通信 常用于暫停執(zhí)行
wait和notify/notifyAll是成對出現(xiàn)的, 必須在synchronize塊中被調(diào)用
阻塞狀態(tài)(Blocked)

在我看來,阻塞狀態(tài)實際上是一種比較特殊的等待狀態(tài),處于其他等待狀態(tài)的線程是在等著別的線程執(zhí)行結(jié)束,等著拿CPU的使用權(quán);而處于阻塞狀態(tài)的線程等待的不僅僅是CPU的使用權(quán),主要是鎖標記,沒有拿到鎖標記,即便是CPU有空也沒有辦法執(zhí)行。(關(guān)于鎖見下節(jié):線程同步)

等待和阻塞的區(qū)別

等待 阻塞
已經(jīng)拿到鎖對象,或者說不存在拿不到執(zhí)行不了的情況 等待拿到鎖對象
等待被喚醒 等待拿到鎖對象
終止線程(Terminated)

已經(jīng)終止的線程會處于該種狀態(tài)。

總結(jié)

總體上來說,作為一個線程挺倒霉的,首先,不會知道自己什么時候被選中;其次在執(zhí)行過程中隨時可能被打斷讓出CPU,最后碰到數(shù)據(jù)庫等耗時的操作也要讓出CPU去等待,并且就算數(shù)據(jù)準備好了, 仍然需要等著被挑選。

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