Java多线程学习
来源:互联网 发布:什么软件支持货到付款 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 00:22
首先讲一下进程和线程的区别:
进程:每个进程都有独立的代码和数据空间(进程上下文),进程间的切换会有较大的开销,一个进程包含1--n个线程。
线程:同一类线程共享代码和数据空间,每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC),线程切换开销小。
线程和进程一样分为五个阶段:创建、就绪、运行、阻塞、终止。
多进程是指操作系统能同时运行多个任务(程序)。
多线程是指在同一程序中有多个顺序流在执行。
在java中要想实现多线程,有两种手段,一种是继续Thread类,另外一种是实现Runable接口。
一、扩展java.lang.Thread类
package com.multithread.learning;/** *@functon 多线程学习 *@author 林炳文 *@time 2015.3.9 */class Thread1 extends Thread{ private String name; public Thread1(String name) { this.name=name; }public void run() { for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println(name + "运行 : " + i); try { sleep((int) Math.random() * 10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }}public class Main {public static void main(String[] args) {Thread1 mTh1=new Thread1("A");Thread1 mTh2=new Thread1("B");mTh1.start();mTh2.start();}}输出:
A运行 : 0
B运行 : 0
A运行 : 1
A运行 : 2
A运行 : 3
A运行 : 4
B运行 : 1
B运行 : 2
B运行 : 3
B运行 : 4
再运行一下:
A运行 : 0B运行 : 0
B运行 : 1
B运行 : 2
B运行 : 3
B运行 : 4
A运行 : 1
A运行 : 2
A运行 : 3
A运行 : 4
但是start方法重复调用的话,会出现java.lang.IllegalThreadStateException异常。
Thread1 mTh1=new Thread1("A");Thread1 mTh2=mTh1;mTh1.start();mTh2.start();
输出:
Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException
at java.lang.Thread.start(Unknown Source)
at com.multithread.learning.Main.main(Main.java:31)
A运行 : 0
A运行 : 1
A运行 : 2
A运行 : 3
A运行 : 4
二、实现java.lang.Runnable接口
/** *@functon 多线程学习 *@author 林炳文 *@time 2015.3.9 */package com.multithread.runnable;class Thread2 implements Runnable{private String name;public Thread2(String name) {this.name=name;}@Overridepublic void run() { for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println(name + "运行 : " + i); try { Thread.sleep((int) Math.random() * 10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }}}public class Main {public static void main(String[] args) {new Thread(new Thread2("C")).start();new Thread(new Thread2("D")).start();}}输出:
C运行 : 0
D运行 : 0
D运行 : 1
C运行 : 1
D运行 : 2
C运行 : 2
D运行 : 3
C运行 : 3
D运行 : 4
C运行 : 4
三、Thread和Runnable的区别
如果一个类继承Thread,则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话,则很容易的实现资源共享。
package com.multithread.learning;/** *@functon 多线程学习,继承Thread,资源不能共享 *@author 林炳文 *@time 2015.3.9 */class Thread1 extends Thread{private int count=5;private String name; public Thread1(String name) { this.name=name; }public void run() { for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println(name + "运行 count= " + count--); try { sleep((int) Math.random() * 10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }}public class Main {public static void main(String[] args) {Thread1 mTh1=new Thread1("A");Thread1 mTh2=new Thread1("B");mTh1.start();mTh2.start();}}
B运行 count= 5
A运行 count= 5
B运行 count= 4
B运行 count= 3
B运行 count= 2
B运行 count= 1
A运行 count= 4
A运行 count= 3
A运行 count= 2
A运行 count= 1
从上面可以看出,不同的线程之间count是不同的,这对于卖票系统来说就会有很大的问题,当然,这里可以用同步来作。这里我们用Runnable来做下看看
/** *@functon 多线程学习 继承runnable,资源能共享 *@author 林炳文 *@time 2015.3.9 */package com.multithread.runnable;class Thread2 implements Runnable{ private int count=15;@Overridepublic void run() { for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运行 count= " + count--); try { Thread.sleep((int) Math.random() * 10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }}}public class Main {public static void main(String[] args) {Thread2 my = new Thread2(); new Thread(my, "C").start(); new Thread(my, "D").start(); new Thread(my, "E").start();}}
输出:
C运行 count= 15
D运行 count= 14
E运行 count= 13
D运行 count= 12
D运行 count= 10
D运行 count= 9
D运行 count= 8
C运行 count= 11
E运行 count= 12
C运行 count= 7
E运行 count= 6
C运行 count= 5
E运行 count= 4
C运行 count= 3
E运行 count= 2
这里要注意每个线程都是用同一个实例化对象,如果不是同一个,效果就和上面的一样了!
总结:
实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势:
1):适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源
2):可以避免java中的单继承的限制
3):增加程序的健壮性,代码可以被多个线程共享,代码和数据独立
提醒一下大家:main方法其实也是一个线程。在java中所有的线程都是同时启动的,至于什么时候,哪个先执行,完全看谁先得到CPU的资源。
在java中,每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程,一个是垃圾收集线程。
四、线程状态转换
五、线程调度
线程的调度
六、常用函数说明
①sleep(long millis): 在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行)②join():指等待t线程终止。
使用方式。
join是Thread类的一个方法,启动线程后直接调用,即join()的作用是:“等待该线程终止”,这里需要理解的就是该线程是指的主线程等待子线程的终止。也就是在子线程调用了join()方法后面的代码,只有等到子线程结束了才能执行。
Thread t = new AThread(); t.start(); t.join();
为什么要用join()方法
在很多情况下,主线程生成并起动了子线程,如果子线程里要进行大量的耗时的运算,主线程往往将于子线程之前结束,但是如果主线程处理完其他的事务后,需要用到子线程的处理结果,也就是主线程需要等待子线程执行完成之后再结束,这个时候就要用到join()方法了。
不加join。/** *@functon 多线程学习,join *@author 林炳文 *@time 2015.3.9 */package com.multithread.join;class Thread1 extends Thread{private String name; public Thread1(String name) { super(name); this.name=name; }public void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 线程运行开始!"); for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println("子线程"+name + "运行 : " + i); try { sleep((int) Math.random() * 10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 线程运行结束!");}}public class Main {public static void main(String[] args) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"主线程运行开始!");Thread1 mTh1=new Thread1("A");Thread1 mTh2=new Thread1("B");mTh1.start();mTh2.start();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主线程运行结束!");}}输出结果:
main主线程运行开始!
main主线程运行结束!
B 线程运行开始!
子线程B运行 : 0
A 线程运行开始!
子线程A运行 : 0
子线程B运行 : 1
子线程A运行 : 1
子线程A运行 : 2
子线程A运行 : 3
子线程A运行 : 4
A 线程运行结束!
子线程B运行 : 2
子线程B运行 : 3
子线程B运行 : 4
B 线程运行结束!
发现主线程比子线程早结束
加join
public class Main {public static void main(String[] args) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"主线程运行开始!");Thread1 mTh1=new Thread1("A");Thread1 mTh2=new Thread1("B");mTh1.start();mTh2.start();try {mTh1.join();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}try {mTh2.join();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主线程运行结束!");}}
运行结果:
main主线程运行开始!
A 线程运行开始!
子线程A运行 : 0
B 线程运行开始!
子线程B运行 : 0
子线程A运行 : 1
子线程B运行 : 1
子线程A运行 : 2
子线程B运行 : 2
子线程A运行 : 3
子线程B运行 : 3
子线程A运行 : 4
子线程B运行 : 4
A 线程运行结束!
主线程一定会等子线程都结束了才结束
③yield():暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。
/** *@functon 多线程学习 yield *@author 林炳文 *@time 2015.3.9 */package com.multithread.yield;class ThreadYield extends Thread{ public ThreadYield(String name) { super(name); } @Override public void run() { for (int i = 1; i <= 50; i++) { System.out.println("" + this.getName() + "-----" + i); // 当i为30时,该线程就会把CPU时间让掉,让其他或者自己的线程执行(也就是谁先抢到谁执行) if (i ==30) { this.yield(); } }}}public class Main {public static void main(String[] args) {ThreadYield yt1 = new ThreadYield("张三"); ThreadYield yt2 = new ThreadYield("李四"); yt1.start(); yt2.start();}}
运行结果:
第一种情况:李四(线程)当执行到30时会CPU时间让掉,这时张三(线程)抢到CPU时间并执行。
第二种情况:李四(线程)当执行到30时会CPU时间让掉,这时李四(线程)抢到CPU时间并执行。
sleep()和yield()的区别):sleep()使当前线程进入停滞状态,所以执行sleep()的线程在指定的时间内肯定不会被执行;yield()只是使当前线程重新回到可执行状态,所以执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。
sleep 方法使当前运行中的线程睡眼一段时间,进入不可运行状态,这段时间的长短是由程序设定的,yield 方法使当前线程让出 CPU 占有权,但让出的时间是不可设定的。实际上,yield()方法对应了如下操作:先检测当前是否有相同优先级的线程处于同可运行状态,如有,则把 CPU 的占有权交给此线程,否则,继续运行原来的线程。所以yield()方法称为“退让”,它把运行机会让给了同等优先级的其他线程
另外,sleep 方法允许较低优先级的线程获得运行机会,但 yield() 方法执行时,当前线程仍处在可运行状态,所以,不可能让出较低优先级的线程些时获得 CPU 占有权。在一个运行系统中,如果较高优先级的线程没有调用 sleep 方法,又没有受到 I\O 阻塞,那么,较低优先级线程只能等待所有较高优先级的线程运行结束,才有机会运行。
④setPriority(): 更改线程的优先级。
MIN_PRIORITY = 1
NORM_PRIORITY = 5
MAX_PRIORITY = 10
Thread4 t1 = new Thread4("t1");Thread4 t2 = new Thread4("t2");t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
⑤interrupt():中断某个线程,这种结束方式比较粗暴,如果t线程打开了某个资源还没来得及关闭也就是run方法还没有执行完就强制结束线程,会导致资源无法关闭
要想结束进程最好的办法就是用sleep()函数的例子程序里那样,在线程类里面用以个boolean型变量来控制run()方法什么时候结束,run()方法一结束,该线程也就结束了。
⑥wait()
Obj.wait(),与Obj.notify()必须要与synchronized(Obj)一起使用,也就是wait,与notify是针对已经获取了Obj锁进行操作,从语法角度来说就是Obj.wait(),Obj.notify必须在synchronized(Obj){...}语句块内。从功能上来说wait就是说线程在获取对象锁后,主动释放对象锁,同时本线程休眠。直到有其它线程调用对象的notify()唤醒该线程,才能继续获取对象锁,并继续执行。相应的notify()就是对对象锁的唤醒操作。但有一点需要注意的是notify()调用后,并不是马上就释放对象锁的,而是在相应的synchronized(){}语句块执行结束,自动释放锁后,JVM会在wait()对象锁的线程中随机选取一线程,赋予其对象锁,唤醒线程,继续执行。这样就提供了在线程间同步、唤醒的操作。Thread.sleep()与Object.wait()二者都可以暂停当前线程,释放CPU控制权,主要的区别在于Object.wait()在释放CPU同时,释放了对象锁的控制。
单单在概念上理解清楚了还不够,需要在实际的例子中进行测试才能更好的理解。对Object.wait(),Object.notify()的应用最经典的例子,应该是三线程打印ABC的问题了吧,这是一道比较经典的面试题,题目要求如下:
建立三个线程,A线程打印10次A,B线程打印10次B,C线程打印10次C,要求线程同时运行,交替打印10次ABC。这个问题用Object的wait(),notify()就可以很方便的解决。代码如下:
/** * wait用法 * @author DreamSea * @time 2015.3.9 */package com.multithread.wait;public class MyThreadPrinter2 implements Runnable { private String name; private Object prev; private Object self; private MyThreadPrinter2(String name, Object prev, Object self) { this.name = name; this.prev = prev; this.self = self; } @Override public void run() { int count = 10; while (count > 0) { synchronized (prev) { synchronized (self) { System.out.print(name); count--; self.notify(); } try { prev.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } public static void main(String[] args) throws Exception { Object a = new Object(); Object b = new Object(); Object c = new Object(); MyThreadPrinter2 pa = new MyThreadPrinter2("A", c, a); MyThreadPrinter2 pb = new MyThreadPrinter2("B", a, b); MyThreadPrinter2 pc = new MyThreadPrinter2("C", b, c); new Thread(pa).start(); Thread.sleep(100); //确保按顺序A、B、C执行 new Thread(pb).start(); Thread.sleep(100); new Thread(pc).start(); Thread.sleep(100); } }
输出结果:
ABCABCABCABCABCABCABCABCABCABC
wait和sleep区别
共同点:
1. 他们都是在多线程的环境下,都可以在程序的调用处阻塞指定的毫秒数,并返回。
2. wait()和sleep()都可以通过interrupt()方法 打断线程的暂停状态 ,从而使线程立刻抛出InterruptedException。
如果线程A希望立即结束线程B,则可以对线程B对应的Thread实例调用interrupt方法。如果此刻线程B正在wait/sleep /join,则线程B会立刻抛出InterruptedException,在catch() {} 中直接return即可安全地结束线程。
需要注意的是,InterruptedException是线程自己从内部抛出的,并不是interrupt()方法抛出的。对某一线程调用 interrupt()时,如果该线程正在执行普通的代码,那么该线程根本就不会抛出InterruptedException。但是,一旦该线程进入到 wait()/sleep()/join()后,就会立刻抛出InterruptedException 。
不同点:
1. Thread类的方法:sleep(),yield()等
Object的方法:wait()和notify()等
2. 每个对象都有一个锁来控制同步访问。Synchronized关键字可以和对象的锁交互,来实现线程的同步。
sleep方法没有释放锁,而wait方法释放了锁,使得其他线程可以使用同步控制块或者方法。
3. wait,notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用,而sleep可以在任何地方使用
4. sleep必须捕获异常,而wait,notify和notifyAll不需要捕获异常
所以sleep()和wait()方法的最大区别是:
sleep()睡眠时,保持对象锁,仍然占有该锁;
而wait()睡眠时,释放对象锁。
但是wait()和sleep()都可以通过interrupt()方法打断线程的暂停状态,从而使线程立刻抛出InterruptedException(但不建议使用该方法)。
sleep()方法
sleep()使当前线程进入停滞状态(阻塞当前线程),让出CUP的使用、目的是不让当前线程独自霸占该进程所获的CPU资源,以留一定时间给其他线程执行的机会;
sleep()是Thread类的Static(静态)的方法;因此他不能改变对象的机锁,所以当在一个Synchronized块中调用Sleep()方法是,线程虽然休眠了,但是对象的机锁并木有被释放,其他线程无法访问这个对象(即使睡着也持有对象锁)。
在sleep()休眠时间期满后,该线程不一定会立即执行,这是因为其它线程可能正在运行而且没有被调度为放弃执行,除非此线程具有更高的优先级。
wait()方法
wait()方法是Object类里的方法;当一个线程执行到wait()方法时,它就进入到一个和该对象相关的等待池中,同时失去(释放)了对象的机锁(暂时失去机锁,wait(long timeout)超时时间到后还需要返还对象锁);其他线程可以访问;
wait()使用notify或者notifyAlll或者指定睡眠时间来唤醒当前等待池中的线程。
wiat()必须放在synchronized block中,否则会在program runtime时扔出”java.lang.IllegalMonitorStateException“异常。
七、常见线程名词解释
sleep(): 强迫一个线程睡眠N毫秒。
isAlive(): 判断一个线程是否存活。
join(): 等待线程终止。
activeCount(): 程序中活跃的线程数。
enumerate(): 枚举程序中的线程。
currentThread(): 得到当前线程。
isDaemon(): 一个线程是否为守护线程。
setDaemon(): 设置一个线程为守护线程。(用户线程和守护线程的区别在于,是否等待主线程依赖于主线程结束而结束)
setName(): 为线程设置一个名称。
wait(): 强迫一个线程等待。
notify(): 通知一个线程继续运行。
setPriority(): 设置一个线程的优先级。
八、线程同步
1、synchronized关键字的作用域有二种:
1)是某个对象实例内,synchronized aMethod(){}可以防止多个线程同时访问这个对象的synchronized方法(如果一个对象有多个synchronized方法,只要一个线程访问了其中的一个synchronized方法,其它线程不能同时访问这个对象中任何一个synchronized方法)。这时,不同的对象实例的synchronized方法是不相干扰的。也就是说,其它线程照样可以同时访问相同类的另一个对象实例中的synchronized方法;
2)是某个类的范围,synchronized static aStaticMethod{}防止多个线程同时访问这个类中的synchronized static 方法。它可以对类的所有对象实例起作用。
2、除了方法前用synchronized关键字,synchronized关键字还可以用于方法中的某个区块中,表示只对这个区块的资源实行互斥访问。用法是: synchronized(this){/*区块*/},它的作用域是当前对象;
3、synchronized关键字是不能继承的,也就是说,基类的方法synchronized f(){} 在继承类中并不自动是synchronized f(){},而是变成了f(){}。继承类需要你显式的指定它的某个方法为synchronized方法;
Java对多线程的支持与同步机制深受大家的喜爱,似乎看起来使用了synchronized关键字就可以轻松地解决多线程共享数据同步问题。到底如何?――还得对synchronized关键字的作用进行深入了解才可定论。
总的说来,synchronized关键字可以作为函数的修饰符,也可作为函数内的语句,也就是平时说的同步方法和同步语句块。如果再细的分类,synchronized可作用于instance变量、object reference(对象引用)、static函数和class literals(类名称字面常量)身上。
在进一步阐述之前,我们需要明确几点:
A.无论synchronized关键字加在方法上还是对象上,它取得的锁都是对象,而不是把一段代码或函数当作锁――而且同步方法很可能还会被其他线程的对象访问。
B.每个对象只有一个锁(lock)与之相关联。
C.实现同步是要很大的系统开销作为代价的,甚至可能造成死锁,所以尽量避免无谓的同步控制。
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