Java学习16 线程

线程基础

线程是一个程序内部的顺序控制流。

• 进程：有独立的代码和数据空间（进程上下文），切换的开销大
• 线程：轻量的进程，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
• 多进程：操作系统同时运行多个任务（程序）
• 多线程：同一应用程序中有多个顺序流同时执行

线程的概念模型

• 虚拟的CPU：由java.lang.Thread类封装和虚拟；
• 代码：传递给Thread类对象执行
• 数据：传递给Thread类对象处理

创建线程

java.lang.Thread类
run()方法：线程体

方法1：使用Runnable接口创建线程

1. 定义类实现Runnable接口，重写run()方法；
2. 创建Thread对象，封装Runnable接口实现类对象；
3. 调用Thread对象的start()方法。

public class TestThread {    public static void main(String[] args) {        MyRunner r = new MyRunner();        Thread t1 = new Thread(r);        Thread t2 = new Thread(r);        t1.start();        t2.start();    }}class MyRunner implements Runnable {    @Override    public void run() {        for (int i = 0; i < 30; i++) {            String s = Thread.currentThread().getName();            System.out.println(s + ":" + i);        }    }}

• 多线程共享代码
  多线程之间可以共享代码和数据

  MyRunner r = new MyRunner();Thread t1 = new Thread(r);Thread t2 = new Thread(r);

  线程 虚拟CPU 代码 数据 t1 Thread类对象t1 MyRunner类的run方法 MyRunner类对象r t2 Thread类对象t2 MyRunner类的run方法 MyRunner类对象r

方法2：直接继承Thread类创建线程

1. 继承Thread类，重写run()方法
2. 创建Thread子类对象
3. 调用对象start()方法

这里写代码片

两种方式比较：

1. 使用Runnable接口创建线程：

   • CPU/代码/数据分开，模型清晰
   • 线程体run()方法所在类还可以继承其他类
   • 有利于保持程序风格一致性

2. 直接继承Thread类创建线程：

   • Thread子类不能在继承其他类
   • 编写简单，run()方法当前对象就是线程对象，可直接操纵

后台线程/守护线程/精灵线程

• 后台处理（Background Processing）
• 后台线程/守护线程/精灵线程（Background Thread/Daemon Thread）：如垃圾回收线程、定时器线程
• 用户线程（User Thread）
• 主线程（Main Thread）
• 子线程（Sub Thread）

方法：
boolean isDaemon()
void setDaemon(Boolean on)

注意：当一个应用程序的所有用户线程都执行结束后，JVM都会停止后台线程的执行（当可能存在延时）。

GUI线程

常见GUI线程
- AWT-Windows线程：操作系统获取底层事件信息
- AWT-EventQueue-n线程：GUI事件处理队列，从AWT-Windows线程获取事件消息
- AWT-Shutdown线程：负责关闭已经打开的抽象窗口工具，释放GUI所有占用的资源，等其他线程退出后才执行

其他非GUI线程：
- DestoryJavaVM：释放所占用的系统资源，卸载JVM，清除内存class和内存空间。在主线程main执行结束后被拉起

线程控制

线程生命周期

• 新建：start()进入就绪状态
• 就绪：线程调度器调度后进入运行状态
• 运行：阻塞事件（如IO读取）进入阻塞状态；run()执行完毕进入终止状态
• 阻塞：阻塞解除进入就绪状态
• 终止：终止后不能重新start()

线程优先级

• 范围1~10，缺省为5
• 子线程优先级默认与父线程相同

方法：
int getPriority()
void setPriority(int newPriority)

静态常量：
Thread.MIN_PRIORITY=1
Thread.MAX_PRIORITY=10
Thread.NORM_PRIORITY=5

线程控制中，不能依赖线程优先级，来决定线程执行的先后顺序

线程串行化

线程运行过程中，依赖另一线程的运行结果（或等待运行一段时间），进入阻塞状态

• final void join()
• final void join(long millis)
• final void join(long millis, int nanos)

线程休眠

• static void sleep(long millis)
• static void sleep(long millis, int nanos)

线程让步

让运行中的线程主动放弃当前CPU处理机会；但不是使线程阻塞，而是转入就绪状态

• static void yield()

线程的挂起和恢复

• final void suspend()
• final void resume()

终止线程

• 不提倡使用Thread下stop()方法

线程控制基本方法

方法 功能 isAlive() getPriority() setPriority() sleep() join() yield() suspend()/resume() wait() 当前线程进入对象的wait pool noitfy()/notifyAll() 唤醒对象的wait pool中的一个/所有的等待线程

线程的同步

临界资源问题

原因是对共享数据访问操作的不完整性

互斥锁

• 保证共享数据操作的完整性

• 每个对象都对应有一个可称为“互斥锁”的标记，保证在任一时刻，只能有一个对象访问该对象

• 关键字synchronized：表明对象在任一时刻，只能有一个线程访问

  • 两种用法：
    方法声明（同步方法）：

    public synchronized void push(char c) { /*...*/ }

    修饰语句块（同步块）：

    public char pop(){    synchronized(this){ /*...*/ }}

线程死锁

举例：

这里写代码片

线程同步通讯

• 为避免死锁，在线程进入阻塞状态时，应尽量释放其锁定的思源，以为其他的线程提供运行的机会

  • final void wait()
  • final void notify()
  • final void notifyAll()

• 运行态线程调用对象的wait()方法：① 线程进入阻塞状态（阻塞在对象wait()池中）；②解除调用者对象的锁定状态。
  其他线程调用同一对象的notify()/notifyAll()方法：获取对象锁后，进入就绪状态。

• suspend()/resume()不同，其不会释放资源

// 生产者-消费者问题这里写代码片

多线程编程专题

线程见数据传输

PipeInputStream/PipeOutputStream

• 管道流
  
  • 不提倡在单个线程中使用管道流，而是在多个线程中使用
  • 一般也不在高并发环境下使用，避免死锁

类的同步性与线程安全

• Vector（同步安全） vs. ArrayList（非同步安全）

分析：Vector是安全的，但size()和elementAt()方法调用存在状态依赖
修改：

定时器

• Timer
  
  • schedule方法
• TimerTask