《张三记录-java》线程

线程

一.简介

1.进程

​ 程序：程序就是为了完成特定任务，用某种语言编写的一组指令的集合，就是一段静态的代码

​ 进程：在操作系统中独立运行的程序，每运行一个应用程序就对应一个进程 process

​ 就是一个正在运行的exe文件，进程是动态的，有启动到运行 到结束的一个过程

2.线程

线程： 是进程内部的一个执行单元，用来执行应用程序中的一个功能

多线程：在一个应用程序中可以同时执行多个功能，每一个功能就对应一个线程 迅雷中 同时执行多个下载任务，就是多个线程在运行

特性：

• 一个进程中可以有多个线程
• 一个进程中的多个线程共享进程中的资源

3.CPU时间片

对于单核CPU,某个时间点只能处理一件事情

CPU为 各个程序分配时间，称为时间片，该进程运行的时间（时间很短）

• 从表面看每个程序同时运行的，实际上CPU在同一个时间点只能执行一个程序
• 只是CPU在很短的时间内，在不同程序之间进行切换，轮流执行每个程序，执行的速度很快，感觉上在同时执行

二.线程的创建

实际上，java程序在运行是至少有两个线程，主线程，垃圾回收线程（gc）

• 主线程： JVM启动时会创建一个主线程，用来执行main（）方法中的代码
• 垃圾回收线程： 低级别的线程，用来回收垃圾变量
• 如果需要实现多个线程，可以创建新的线程（自定义线程）

两种方式：

• 继承Thread类
• 实现Runable接口

1.继承Thread类

• 定义一个类，继承Thread类，Thread类是线程的父类，提供了一些操作线程的方法
• 重写父类中run（）方法
• 创建该类的实例，创建线程对象
• 启动线程，线程对象调用start()方法。不能调用run()方法。start()被调用不是指线程一定能运行，还的看是否能够抢到CPU

2.实现Runable接口

• 定义一个类，继承Thread类，Thread类是线程的父类，提供了一些操作线程的方法
• 重写父类中run（）方法
• 创建该类的实例，创建线程对象
• 创建Thread类，将自己的线程类对象传入
• 启动线程，线程对象调用start()方法。不能调用run()方法

3.两种方式的对比

继承Thread

• java单一继承，无法继承其他类

实现Runable接口

• 可以继承其他类，避免了单一继承的局限性
• 适合多个相同程序代码的线程去处理同一个资源（共享一个资源）

4.线程的生命周期

1.线程的多种状态

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2.方法

方法	含义
start()	启动线程，就入就绪状态
sleep()	休眠线程，线程从运行状态 进入 阻塞状态 静态方法
join()	暂停线程的执行，等待另一个线程加入进来，执行完成。从运行状态进入阻塞状态
yield()	暂停线程（让出CPU资源）, 线程从运行状态进入就绪状态，只是一瞬间的事，其他线程不一定能够执行。 静态方法
interrupt	中断线程的休眠状态，如果一个线程的休眠被中断，会报错

三.线程的安全性问题

1.线程安全问题

多个线程同时访问共享数据可能会出现问题，称为线程安全问题 ---- 异步线程

当多个线程同时访问共享数据，由于cpu切换，导致一个线程只执行了一部分代码，没有执行完成，此时另一个线程参与进来，导致共享数据发生异常

2.同步线程 和异常线程

• 同步线程：在多个线程同时执行时，一个线程要等待上一个线程执行完成后，才开始执行。 ----- 排队
• 异步线程：在对个线程同时执行时，不用等待上面的线程是否结束，一起执行。

3.解决安全问题

线程的同步机制（异步线程— 同步线程）

synchronized +锁

• 同步方法 ---- synchronized 修饰方法

• 同步代码块— synchronized 修饰代码块

  synchronized ( 对象锁-对象名){

  ​ //同步的代码

  }

锁：也称为对象锁，每个对象都自带一个锁（标识），不同对象的锁不一样

执行过程：

• 当线程执行同步方法或者同步代码块时，必须获取特定对象的锁，才能执行
• 一旦一个对象的锁被获取了，则该对象不再拥有锁，直到线程执行完代码，才会释放锁
• 如果线程无法获取特定对象的锁，则线程会进入对象的锁池中等待，直到锁被归还，此时需要锁的线程可以去竞争锁。

四.线程的通信

1.锁池和等待池

每个对象都有锁池和等待池

锁池：

• 当线程无法获取对象锁，此时进入锁池中
• 如果对象锁被归还，锁池中的多个线程竞争锁

等待池：

• 当线程获取锁后，可以调用wait()方法，放弃锁，进入等待池
• 当其他线程调用对象的notify notifyAll方法时，等待池中的线程被唤醒，进入锁池
• 在锁池中可以继续竞争锁

2.方法

方法	含义
wait()	放弃对象锁
notify()	随机唤醒一个等待池中的线程
notifyAll()	唤醒等待池中的所有线程

注意：

• 这三个方法 只能在synchronized块中使用，只有获取了锁的线程才能调用
• 等待和唤醒必须使用同一个对象

3.线程通信的案列

模拟生产者和消费者的问题

生产者线程：

• 生产商品，放入仓库
• 当仓库满了，停止生产

消费者线程：

• 消费商品，从仓库中取出
• 当仓库为空时，停止消费

五.线程单例

1.简介

同一个线程中获取的是同一个对象，不同线程中获取不同对象

java中提供了一个ThreadLocal类，直接为实现了线程单例

用来管理对象，在同一个线程中多次获取对象，都是同一个对象