java学习笔记

java多线程编程

进程和线程

Java给多线程编程提供了内置的支持。一个多线程程序包含两个或多个能并发运行的部分。程序的每一部分都称作一个线程,并且每个线程定义了一个独立的执行路径。

多线程是多任务的一种特别的形式,但多线程使用了更小的资源开销。

这里定义和线程相关的另一个术语 - 进程:一个进程包括由操作系统分配的内存空间,包含一个或多个线程。一个线程不能独立的存在,它必须是进程的一部分。一个进程一直运行,直到所有的非守候线程都结束运行后才能结束。

多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用CPU的目的。

一个线程的生命周期

  • 新建状态:

    使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后,该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序start() 这个线程。

  • 就绪状态:

    当线程对象调用了start()方法之后,该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中,要等待JVM里线程调度器的调度。

  • 运行状态:

    如果就绪状态的线程获取 CPU 资源,就可以执行 run(),此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂,它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。

  • 阻塞状态:

    如果一个线程执行了sleep(睡眠)、suspend(挂起)等方法,失去所占用资源之后,该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。

  • 死亡状态:

    一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时,该线程就切换到终止状态。

线程的实现

创建线程有两种方式:

1.实现Runable接口;

2.继承Thread类本身。

通过实现Runnable接口创建线程

创建一个线程,最简单的方法是创建一个实现Runnable接口的类。

为了实现Runnable,一个类只需要执行一个方法调用run(),声明如下:

public void run()

你可以重写该方法,重要的是理解的run()可以调用其他方法,使用其他类,并声明变量,就像主线程一样。

在创建一个实现Runnable接口的类之后,你可以在类中实例化一个线程对象。

Thread定义了几个构造方法,下面的这个是我们经常使用的:

Thread(Runnable threadOb,String threadName);

这里,threadOb 是一个实现Runnable 接口的类的实例,并且 threadName指定新线程的名字。

新线程创建之后,你调用它的start()方法它才会运行。

void start();

实例

package thread;

//创建一个新线程
class NewThread implements Runnable{
    Thread t;
    NewThread(){
        //创建第二个新线程
        t = new Thread(this,"Demo Thread");
        System.out.println("Child thread: " + t);
        t.start();//开始线程
    }
    
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        try {
            for(int i = 5; i > 0; i--){
                System.out.println("Child thread " + i);
                //暂停线程
                Thread.sleep(50);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Child interrupted.");
        }
        System.out.println("Exiting child thread");
    }
}

public class ThreadDemo {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        new NewThread();//创建一个新线程
        try {
            for(int i = 5; i > 0; i--){
                System.out.println("Main thread interrupted.");
                Thread.sleep(100);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Main thread interrupted.");
        }
        System.out.println("Main thread exiting");
    }

}

编译以上程序运行结果如下:

Child thread: Thread[Demo Thread,5,main]
Main thread interrupted.
Child thread 5
Child thread 4
Main thread interrupted.
Child thread 3
Child thread 2
Main thread interrupted.
Child thread 1
Exiting child thread
Main thread interrupted.
Main thread interrupted.
Main thread exiting

通过继承Thread来创建线程

创建一个线程的第二种方法是创建一个新的类,该类继承Thread类,然后创建一个该类的实例。

继承类必须重写run()方法,该方法是新线程的入口点。它也必须调用start()方法才能执行。

实例

package thread;

class NewThread1 extends Thread{
    
    NewThread1(){
        super("Demo Thread");
        System.out.println("Child thread: "+ this);
        start();
    }
    
    @Override
    public void run() {
        try {
            for(int i = 5; i > 0; i--){
                System.out.println("Child Thread: " + i);
                Thread.sleep(50);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Child interrupted.");
        }
        System.out.println("Exiting child thread");
    }
}

public class ExtendThread {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        new NewThread();
        try {
            for(int i = 5; i > 0; i--){
                System.out.println("Main Thread: " + i);
                Thread.sleep(100);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Main thread interrupted.");
        }
        System.out.println("Main thread exiting.");
    }

}

编译以上程序运行结果如下:

Child thread: Thread[Demo Thread,5,main]
Main Thread: 5
Child thread 5
Child thread 4
Child thread 3
Main Thread: 4
Child thread 2
Child thread 1
Main Thread: 3
Exiting child thread
Main Thread: 2
Main Thread: 1
Main thread exiting.

线程的几个主要概念:

在多线程编程时,你需要了解以下几个概念:

  • 线程同步
  • 线程间通信
  • 线程死锁
  • 线程控制:挂起、停止和恢复

多线程的使用

有效利用多线程的关键是理解程序是并发执行而不是串行执行的。例如:程序中有两个子系统需要并发执行,这时候就需要利用多线程编程。

通过对多线程的使用,可以编写出非常高效的程序。不过请注意,如果你创建太多的线程,程序执行的效率实际上是降低了,而不是提升了。

请记住,上下文的切换开销也很重要,如果你创建了太多的线程,CPU花费在上下文的切换的时间将多于执行程序的时间!



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