Java线程,进程,多线程,线程同步

线程,进程名词解释,关系

程序:是为完成特定任务,用某种语言编写的一组指令的集合,即一段静态代码.

进程:就是正在执行的程序,从windows角度讲,进程是操作系统进行资源分配的最小单位.

线程:进程可进一步细化为线程,是一个进程内部的最小执行单元,是操作系统进行任务调度的最小单元,隶属于进程.

一个进程可以包含多个线程,一个线程只能属于一个进程,线程不能脱离进程而独立运行.

每一个进程至少包含一个线程(称为主线程);在主线程中开始执行程序,Java程序的入口main()方法就是在主线程中被执行的

在主线程中可以创建并启动其他的线程;

一个进程内的所有线程共享该进程的内存资源.

Java中创建线程

1.继承Thread类

在Java中要实现线程,最简单的方式就是扩展Thread类,重写其中的run方法,

Thread类中的run方法本事并不执行任何操作,如果我们重写了run方法,当线程启动时,它将执行run方法.

定义： 
​
public class MyThread extends Thread { 
​
public void run() { 
​
} 
​
}

调用： 
MyThread thread = new MyThread(); 
thread.start();

Thread类中的常用方法

(1)构造方法:

Thread();创建一个新的线程

Thread(String name);创建一个指定名称的线程.

Thread(Runnable target);利用Runnable对象创建一个线程,启动时将执行对象的run方法.

Thread(Runnable target,String name);利用Runnable对象创建一个线程,并指定该线程的名称.

(2)Thread类中方法

void start();启动线程

final void setName(String name);设置线程的名称.

final String getName();返回线程的名称.

final void setPriority(int newPriority);设置线程优先级

final int getPriority();返回线程的优先级.

final void join() throws InterruptedException;等待线程终止.

static Thread currentThread();返回当前正在执行的线程对象的引用.

static Thread currentThread();返回对当前正在执行的线程对象的引用.

static void sleep(long millis) throws InterruptedExcption;让当前正在执行的线程休眠,休眠时间有millis(毫秒)指定.

2.实现Runnable接口

java.lang.Runnable接口中仅仅只有一个抽象方法;

public void run();

也可以通过实现Runnable接口的方式来实现线程,只需要实现其中的run方法即可;

Runnable接口的存在主要是为了解决java中不允许多继承的问题 .

定义： public class MyThread implements Runnable{ 
@Override 
public void run() {
…… 
} 
}

线程执行任务 
MyThread r = new MyThread(); 
创建一个线程作为外壳，将r包起来， 
Thread thread = new Thread(r);
thread.start();

继承方式与实现方式的联系与区别

区别:

(1)继承Thread:线程代码存放Thread子类run方法中.

(2)实现Runnable:线程代码存放在接口的子类run方法.

实现Runnable的好处;

(1)避免了单继承的局限性.

(2)多个线程可以共享同一个接口实现类的对象,非常适合多个相同线程来处理同一份资源.

线程优先级:

计算机只有一个CPU,各个线程轮流获得CPU的使用权,才能执行任务;

优先级较高的线程有更多获得CPU的机会.

优先级用整数表示,1~10,一般情况下,线程的默认优先级都是5,但也可以通过setPriority和getPriority方法来设置或返回优先级.

调度策略:

(1)时间片.

(2)抢占式:高优先级的线程抢占CPU

Java的调度方法:

(1)对于同优先级线程组成先进先出队列,使用时间片策略.

(2)对于高优先级,使用优先调度的抢占策略.

Thread类有3个静态常量来表示优先级.

(1)MAX_PRIORITY:取值为10,表示最高优先级.

(2)MIN_PRIORITY：取值为1，表示最底优先级。

(3)NORM_PRIORITY：取值为5，表示默认的优先级。

状态

线程在它的声明周期中会处于不同的状态.

 

新建:当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时,新生的线程对象处于新建状态.

就绪:处于新建状态的线程被start()后,将进入线程队列等待CPU时间片,此时它已具备了运行条件,只是没分配到CPU资源.

运行:当就绪的线程被调度并获得CPU资源时,便进入运行状态,run()方法定义了线程的操作和功能.

阻塞:在某种特殊情况下,被人为挂起或执行输入输出操作时,让出CPU并临时终止自己的执行,进入阻塞状态.

死亡:线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性的终止或出现异常导致结束.

多线程优缺点

多线程的概念

多线程是指程序中包含多个执行单元,即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务,也就是说允许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务.

何时需要多线程

程序需要同时执行两个或多个任务.

程序需要实现一些需要等待的任务时,如用户输入,文件读写等,网络操作,搜索等.

需要一些后台运行的程序时.

多线程的优点

提高程序的响应.

提高CPU的利用率.

改善程序结构,讲复杂任务分为单个线程,独立运行.

多线程的缺点

线程也是程序,所以线程需要占用内存,线程越多占用内存也越多.

多线程需要协调和管理,所以需要CPU时间跟踪线程;

线程之间对共享资源的访问会相互影响,必须解决竞用共享资源的问题.

如何解决线程安全问题:并发编程

线程同步(并发与并行)

并行:多个CPU同时执行多个任务.例:多个人同时做不同的事.

并发:一个CPU(采用时间片)同时执行多个任务,例:秒杀,多个人做同一件事.

多线程同步

多个线程同时读写同一份共享资源时,可能会引起冲突.所以引入线程"同步"机制",即个线程间要有先来后到.

同步就是排队+锁

几个线程之间要排队,一个个对共享资源进行操作,而不是同时进行操作.

为了保证数据在方法中被访问时的正确性,在访问时加入锁机制.

确保一个时间点只有一个线程访问共享资源.可以给共享资源加一把锁,那个线程获取这把锁,才有权利访问该共享资源.

在Java中实现同步:

使用synchronized(同步监视器)关键字同步方法或代码块.

synchronized(同步监视器){

//需要被同步的代码

}

synchronized还可以放在方法声明中,表示整个方法为同步方法.

例:

public synchronized void show(String name){

//需要被同步的代码;

}

同步监视器:

同步监视器可以是任何对象,必须唯一,保证多个线程获得的是同一个对象(锁).

同步线程的执行过程:

1.第一个线程访问,锁定同步监视器,执行其中代码.

2.第二个线程访问,发现同步监视器被锁定,无法访问.

3.第一个线程访问完毕,解锁同步监视器.

4.第二个线程访问,发现同步监视器没有锁,然后锁定并访问.

一个线程持有锁会导致其他所有需要此 锁的线程挂起;在多线程竞争下,加锁,释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时,引起性能问题.

在Java中新增创建线程方式

实现Callable接口与使用Runnable相比,Callable功能更强大一些.

相比run()方法,可以有返回值.

方法可以抛出异常.

支持泛型的返回值.

需要借助FutureTask类,获取返回结果.

接受任务

FutureTask<Integer> futureTask=new FutureTask(任务);

创建线程

Thread t=new Thread(futureTask);

t.start();

Integer val=futureTask.get();获得线程call方法的返回值.