java多线程

一．多线程简介

1.进程和线程

进程：程序的一次动态执行过程，它对应从代码加载、执行到执行完毕的一个完整过。进程也称任务，支持多个进程同时执行的OS就被称为多进程OS或多任务OS。

 

线程：在一个程序内部也可以实现多个任务并发执行，其中每个任务称为线程（Thread），即线程是指同一个程序（进程）内部每个单独执行的流程。线程是比进程更小的执行单位，它是在一个进程中独立的控制流，即程序内部的控制流。

 

2.多线程优势与劣势

a.提高界面程序响应速度。通过使用线程，可以将需要大量时间完成的流程在后台启动单独的线程完成，提高前台界面的相应速度。

b.充分利用系统资源，提高效率。通过在一个程序内部同时执行多个流程，可以充分利用CPU等系统资源，从而最大限度的发挥硬件的性能。

c.当程序中的线程数量比较多时，系统将花费大量的时间进行线程的切换，这反而会降低程序的执行效率。

但是，相对于优势来说，劣势还是很有限的，所以现在的项目开发中，多线程编程技术得到了广泛的应用。

二．多线程的实现

在实现线程编程时，首先需要让一个类具备多线程的能力，继承Thread类或实现Runnable接口的类具备多线程的能力，然后创建线程对象，调用对应的启动线程方法即可实现线程编程。

    在一个程序中可以实现多个线程，多线程编程指在同一个程序中启动了两个或两个以上的线程。

    在实际实现线程时，Java语言提供了三种实现方式：

继承Thread类

实现Runnable接口

使用Timer和TimerTask组合

 

继承Thread线程类实现多线程
java.lang包中提供了一个专门的线程类（Thread），在该类中封装了许多对线程进行调度和处理的方法。如果一个类继承了Thread类，则该类就具备了多线程的能力，可以多线程的方式执行。

 

package hbsi.csdn.java.ws;

 

public class   MyThread  extends Thread       //第一步，继承Thread类

{

        public void run()                 //第二步，重写run()方法

        {

              

                      try

                      {

                             for(int i=0;i<5;i++)

                       {

                                    Thread.sleep(1000);

                             System.out.println("Run:"+i);

                       }

                      }

                      catch (InterruptedException e)

                            {}

 

              

         }

            public static void main(String args[])

            {

                   MyThread  tt1 = new MyThread ();         //第三步，创建线程对象

                     tt1.start();                 //第四步，调用线程对象start()启动线程

                     try

                     {

                            for(int i = 0;i < 5;i++)

                            {

                                   //延时1秒

                                   Thread.sleep(1000);

                                   System.out.println("Main:" + i);

                            }

                     }

                     catch(Exception e)

                     {}

            }

}

 

注意：

1)线程的特性：随机性，系统在执行多线程程序时只保证线程是交替执行的，至于哪个线程先执行哪个线程后执行，则无法获得保证，需要书写专门的代码才可以保证执行的顺序。

2)对于同一个线程类，也可以启动多个线程。
Thread2 t2 = new Thread2();   t2.start();
Thread2 t3 = new Thread2();   t3.start();

3)同一个线程不能启动两次，例如 
Thread2 t2 = new Thread2();
t2.start();          t2.start();   //错误

4)当自定义线程中的run方法执行完成以后，则自定义线程自然死亡。而对于系统线程来说，只有当main方法执行结束，而且启动的其它线程都结束以后，才会结束。当系统线程执行结束以后，程序的执行才真正结束。

2.实现Runable接口

1)多线程对象实现java.lang.Runnable接口并且在该类中重写Runnable接口的run方法。

2)好处：实现Runable接口的方法避免了单继承的局限性。

3)使用实现Runable接口的方式实现多线程。

class  MyThread2 implements Runable{

       public void run(){}   //重写Runable接口中的run()方法

}

 

MyThread2 mt1=new MyThread2();

Thread t1=new Thread(mt1);

t1.start();

 

三.线程的生命周期
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：

 

A.新建（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）。
例如：Thread  t1=new Thread();

 

B.就绪（runnable）
线程已经被启动，正在等待被分配给CPU时间片，也就是说此时线程正在就绪队列中排队等候得到CPU资源。例如：t1.start();

C.运行（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。

D.死亡（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

E.堵塞（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。

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。

正在等待：调用wait()方法。（调用notify()方法回到就绪状态）

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

四．线程的优先级

1）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。

2)优先级：线程的优先级的取值范围是1~10。
MAX_PRIORITY    =    10
NORM_PRIORITY   =   5
MIN_PRIORITY    =    1

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

五．常用方法

1.void run()   //创建该类的子类时必须实现的方法

2.void start() //开启线程的方法

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

4.static void sleep(long millis,int nanos)

5.final void wait()//释放CPU的执行权，释放锁

6.final void notify()

7.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）

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

注意：

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。

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。

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。

9.interrupt()方法：中断线程

但实际上该方法不会中断正在执行的线程，只是将线程的标志位设置成true（可以用isInterrupted()方法测试该线程的中断标记，并不清除中断标记，static的方法interrupted()测试当前执行的线程是否被中断，并且在肯定的情况下，清除当前线程对象的中断标记并返回true）；

如果线程在调用sleep(),join(),wait()方法时线程被中断，则这些方法会抛出InterruptedException，在catch块中捕获到这个异常时，线程的中断标志位已经被设置成false了。

10.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

11.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。

实例，编写程序，演示线程对象的生命周期从创建到结束的过程，期间使用new()、start()、interrupt()方法等。

六．线程的同步

1.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。

2.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。

3.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++
       }
}

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）易出现死锁

 

4.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。