java 多線程基礎

MarvinZhang 發布于2019-08-16 16:41 / 2717人閱讀

摘要：每個進程包含一到多個線程。所以線程基本上是輕量級的進程，它負責在單個程序里執行多任務。通常由操作系統負責多個線程的調度和執行。因此此時可能有多個線程處于就緒狀態。

進程和線程

每個正在系統上運行的程序都是一個進程。每個進程包含一到多個線程。線程是一組指令的集合，或者是程序的特殊段，它可以在程序里獨立執行。也可以把它理解為代碼運行的上下文。所以線程基本上是輕量級的進程，它負責在單個程序里執行多任務。通常由操作系統負責多個線程的調度和執行。
使用線程可以把占據時間長的程序中的任務放到后臺去處理，程序的運行速度可能加快，在一些等待的任務實現上如用戶輸入、文件讀寫和網絡收發數據等，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存占用等等。
如果有大量的線程,會影響性能，因為操作系統需要在它們之間切換，更多的線程需要更多的內存空間，線程的中止需要考慮其對程序運行的影響。通常塊模型數據是在多個線程間共享的，需要防止線程死鎖情況的發生。
總結:進程是所有線程的集合，每一個線程是進程中的一條執行路徑。
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多線程應用場景

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數據庫連接池

創建方式 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");
}

測試結果：

start thread

end thread

循環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");
}

測試結果：

start thread

end thread

循環i

使用匿名內部類方式

測試接口

@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();
}

測試結果：

start thread

end thread

循環i

常見問題

繼承Thread？實現Runnable接口？
推薦使用實現Runnable接口，因為java是單繼承多實現的

start方法？run方法？
start開啟線程，等待cpu去執行；run是實例調用

常用API 常用線程構造函數

Thread（）無參構造

Thread（String name）指定Thread名稱

Thread（Runable r）參數為Runable

Thread（Runable r, String name）參數為Runable和Thread名稱

Thread關于自身信息的API

setName(String name)/getName() 讀寫線程名稱

isDaemon() 判斷該線程是否是守護線程

getId() 獲取當前jvm中該線程的唯一標示

isAlive() 判斷該線程是否存活，標準是線程已啟動但還沒有執行完畢

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

currentThread() 獲取當前線程對象

Thread關于執行的API

start() 啟動線程

run() 實例方法執行線程代碼，并沒有啟動一個新的線程

join(long millis, int nanos) 保證指定時間以內，在JVM中只有該線程在運行。millis是等待的毫秒數，nanos是微秒數(參數可省)。如果millis填0，則一直等到當前線程執行完畢，JVM才會調度其他線程執行

yield() 當該線程讓出CPU，給其他線程一個獲取調度的機會，但是不確保一定會調度到其他線程上

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

Stop() 停止線程

多線程運行狀態

新建狀態

當用new操作符創建一個線程時， 例如new Thread(r)，線程還沒有開始運行，此時線程處在新建狀態。 當一個線程處于新生狀態時，程序還沒有開始運行線程中的代碼

就緒狀態

一個新創建的線程并不自動開始運行，要執行線程，必須調用線程的start()方法。當線程對象調用start()方法即啟動了線程，start()方法創建線程運行的系統資源，并調度線程運行run()方法。當start()方法返回后，線程就處于就緒狀態。
處于就緒狀態的線程并不一定立即運行run()方法，線程還必須同其他線程競爭CPU時間，只有獲得CPU時間才可以運行線程。因為在單CPU的計算機系統中，不可能同時運行多個線程，一個時刻僅有一個線程處于運行狀態。因此此時可能有多個線程處于就緒狀態。對多個處于就緒狀態的線程是由Java運行時系統的線程調度程序(thread scheduler)來調度的。

運行狀態

當線程獲得CPU時間后，它才進入運行狀態，真正開始執行run()方法.

阻塞狀態

線程運行過程中，可能由于各種原因進入阻塞狀態:
    1. 線程通過調用sleep方法進入睡眠狀態；
    2. 線程調用一個在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返回到它的調用者；
    3. 線程試圖得到一個鎖，而該鎖正被其他線程持有；
    4. 線程在等待某個觸發條件；

死亡狀態

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

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