课堂笔记--线程的生命周期及同步

 

线程的生命周期与线程的状态

线程是一个动态执行的过程，它也有一个从产生到死亡的过程，这就是所谓的生命周期。

 

一个线程在它的生命周期内有5种状态：

 

一、新建状态（new Thread）

     当创建Thread类的一个实例（对象）时，此线程进入新建状态（未被启动）。

也就是线程对象已经创建准备工作完成。除非调用start()方法，否则线程将保持新建状态而不会运行。

     例如：Thread  t1=new Thread();

二、就绪状态（runnable）

     线程已经被启动（调用start()方法），正在等待被分配给CPU时间，也就是说此时线程正在就绪队列中排队等候得到CPU资源，如果系统没有能力能力播出CPU时间给线程，程序就不执行（不执行不代表程序停滞或死亡）。    

例如：t1.start();

三、运行状态（running）

      线程获得CPU资源正在执行任务（run()方法），此时除非此线程自动放弃CPU资源或者有优先级更高的线程进入，线程将一直运行到结束。

四、死亡（终止）状态（dead）

      当线程执行完毕或被其它线程杀死，线程就进入死亡状态，这时线程不可能再进入就绪状态等待执行。

   自然终止：正常运行run()方法后终止

   异常终止：调用stop()方法让一个线程终止运行

五、堵塞状态（blocked）

    由于某种原因导致正在运行的线程让出CPU并暂停自己的执行，即进入堵塞状态。

1. 正在睡眠
用sleep(long t) 方法可使线程进入睡眠方式。一个睡眠着的线程在指定的时间过去可进入就绪状态。

2 .正在等待
调用wait()方法。（调用motify()方法回到就绪状态）

3. 被另一个线程所阻塞
调用suspend()方法。（调用resume()方法恢复）

线程的优先级：

如果同一时刻有多个线程处于可运行状态，侧他们需要排队等待CPU资源。此时每个线程自动获得一个线程的优先级（Priority），优先级的高低反应线程的重要或紧急程度。可运行状态的线程按优先级排队，线程调度依据优先级基础上的“先到先服务”原则，进行线程调度。

把线程从就绪状态进入运行状态的过程叫做线程调度。

负责调度工作的机构叫做调度管理器。

优先级：线程的优先级的取值范围是1~10，1表示优先级最高，默认值是5。每个优先级值对应Thread中的一个公用静态常量。
MAX_PRIORITY    =    10
NORM_PRIORITY   =   5
MIN_PRIORITY    =    1

得到或修改线程的优先级的方法：
public final int getPriority();
public final void setPriority(int newPriority);

 

常用方法

void run()   //创建该类的子类时必须实现的方法

void start() //开启线程的方法

static void sleep(long t) //释放CPU的执行权，不释放锁

static void sleep(long millis,int nanos)

final void wait()//释放CPU的执行权，释放锁

final void notify()

static void yied()//可以对当前线程进行临时暂停（让线程将资源释放出来）

public final void stop()//结束线程，但由于安全的原因过时

注意：

1.      结束线程原理---就是让run方法结束。而run方法中通常会定义循环结构，所以只要控制住循环即可。

2.      方法----可以boolean标记的形式完成，只要在某一情况下将标记改变，让循环停止即可让线程结束。但是，特殊情况，线程在运行过程中，处于了冻结状态，是不可能读取标记的。

3.       那么这时，可以通过正常方式恢复到可运行状态，也可以强制让线程恢复到可运行状态，通过Thread类中的，interrupt()：清除线程的冻结状态，但这种强制清除会发生InterruptedException。所以在使用 wait，sleep，join方法的时候都需要进行异常处理。

个别方法的运用：

public final void join()//让线程加入执行，执行某一线程join方法的线程会被冻结，等待某一线程执行结束，该线程才会恢复到可运行状态

public final boolean isAlive()

将线程标记为守护线程(后台线程)：setDaemon(true); 注意该方法要在线程开启前使用。和前台线程一样开启，并抢资源运行，所不同的是，当前台线程都结束后，后台线程会自动结束。无论后台线程处于什么状态都会自动结束。

 

线程的同步

在介绍线程的同步之前如果对堆栈不是很熟悉的话，最好先复习复习堆栈的相关知识，下面的学习会用到堆栈的相关知识。

 

为什么需要“线程同步”
线程间共享代码和数据可以节省系统开销，提高程序运行效率，但同时也导致了数据的“访问冲突”问题，如何实现线程间的有机交互、并确保共享资源在某些关键时段只能被一个线程访问，即所谓的“线程同步”(Synchronization)就变得至关重要。

临界资源
多个线程间共享的数据称为临界资源(Critical Resource)，由于是线程调度器负责线程的调度，程序员无法精确控制多线程的交替顺序。因此，多线程对临界资源的访问有时会导致数据的不一致行。

相关代码举例：

public class Stack {

    private char[] data=new char[10];

    private int index=0;

    public void push(char ch){

       data[index]=ch;

       System.out.println("压入字符"+ch+"-->");//p1

       index++;

       System.out.println("-->压入"+ch+"操作完成！");

    }

    public char pop(){

       index--;

       return data[index];

    }

}

 

互斥锁

每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记，这个标记用来保证在任一时刻，只能有一个线程访问该对象。

Java对象默认是可以被多个线程共用的，只是在需要时才启动“互斥锁”机制，成为专用对象。

关键字synchronized用来与对象的互斥锁联系

当某个对象用synchronized修饰时，表明该对象已启动“互斥锁”机制，在任一时刻只能由一个线程访问，即使该线程出现堵塞，该对象的被锁定状态也不会解除，其他线程任不能访问该对象。

 synchronized关键字的使用方式有两种：

用在对象前面限制一段代码的执行（同步代码块）
public void push(char c){
       …
       sychronized(this){
              data[index]=c;
              index++
       }
}

  同步代码块可以使用任意对象作为锁，同步方法使用的锁只有一个--this。static同步方法使用的锁是该方法所属类的对象。类型.class

用在方法声明中，表示整个方法为同步方法

同步好处：决了线程安全问题

同步弊端

降低了运行效率（判断锁是较为消耗资源的）

同步嵌套，容易出现死锁

死锁
两个线程A、B用到同一个对象s(s为共享资源)，且线程A在执行中要用到B运行后所创造的条件。在这种前提下A先开始运行，进入同步块后，对象s被锁定，接着线程A因等待B运行结束而进入阻塞状态，于是B开始运行，但因无法访问对象s，线程B也进入阻塞状态，等待s被线程A解锁。最终的结果：两个线程互相等待，都无法运行。

死锁代码举例：

package com.hbsi.thread;

 

public class TestDeadLock2 {

    /**

     * @param args

     */

    public static void main(String[] args) {

       // TODO Auto-generated method stub

       char[] a = { 'a', 'b', 'c' };

       char[] b = { 'd', 'e', 'f' };

       MyThread1 t1 = new MyThread1(a, b);

       t1.start();

       MyThread1 t2 = new MyThread1(b, a);

       t2.start();

    }

}

 

class MyThread1 extends Thread {

    private char[] source;

    private char[] dest;

    public MyThread1(char[] source, char[] dest) {

       this.source = source;

       this.dest = dest;

    }

    public void run() {

       synchronized (source) {

           try {

              Thread.sleep(1000);

           } catch (InterruptedException e) {

              // TODO Auto-generated catch block

              e.printStackTrace();

           }

           synchronized (dest) {

              System.arraycopy(source, 0, dest, 0, source.length);

              ;

              System.out.println(dest);

           }

       }

    }

}

分析：子线程t并未锁定任何共享资源，只是因为无法访问共享资源sb而陷入阻塞状态。主线程则是因为串行加入了子线程t而进入阻塞状态，且必须要等线程t运行完毕才可能恢复运行并解除对共享资源的锁定，双方僵持、互不相让，导致进入“死锁”状态。

线程同步通信：
    为避免死锁，就应该让线程在进入阻塞状态时尽量释放其锁定的资源，以为其他的线程提供运行的机会，Object类中定义了几个有用的方法：wait()、notify()、notifyAll()。

wait()：被锁定的对象可以调用wait()方法，这将导致当前线程被阻塞并释放该对象的互斥锁，即解除了wait()方法当前对象的锁定状态，其他的线程就有机会访问该对象。

notify()：唤醒调用wait()方法后被阻塞的线程。

notifyAll()：唤醒所有调用wait()方法被阻塞的线程。