Ⅰ java多线程问题总结
Java多线程分类中写了21篇多线程的文章,21篇文章的内容很多,个人认为,学习,内容越多、越杂的知识,越需要进行深刻的总结,这样才能记忆深刻,将知识变成自己的。java课程培训机构认为这篇文章主要是对多线程的问题进行总结的,因此罗列了多个多线程的问题。
这些多线程的问题,有些来源于各大网站、有些来源于自己的思考。
(1)发挥多核CPU的优势
随着工业的进步,现在的笔记本、台式机乃至商用的应用服务器至少也都是双核的,4核、8核甚至16核的也冲行培都不少见,如果是单线程的程序,那么在双核CPU上就浪费了50%,在4核CPU上就浪费了75%。单核CPU上所谓的”多线程”那是假的多线程,同一时间处理器只会处理一段逻辑,只不过线程之间切换得比较快,看着像多个线程”同时”运行罢了。多核CPU上的多线程才是真正的多线程,它能散唯让你的多段逻辑同时工作,多线程,可以真正发挥出多核CPU的优势来,达到带念充分利用CPU的目的。
(2)防止阻塞
从程序运行效率的角度来看,单核CPU不但不会发挥出多线程的优势,反而会因为在单核CPU上运行多线程导致线程上下文的切换,而降低程序整体的效率。但是单核CPU我们还是要应用多线程,就是为了防止阻塞。试想,如果单核CPU使用单线程,那么只要这个线程阻塞了,比方说远程读取某个数据吧,对端迟迟未返回又没有设置超时时间,那么你的整个程序在数据返回回来之前就停止运行了。多线程可以防止这个问题,多条线程同时运行,哪怕一条线程的代码执行读取数据阻塞,也不会影响其它任务的执行。
(3)便于建模
这是另外一个没有这么明显的优点了。假设有一个大的任务A,单线程编程,那么就要考虑很多,建立整个程序模型比较麻烦。但是如果把这个大的任务A分解成几个小任务,任务B、任务C、任务D,分别建立程序模型,并通过多线程分别运行这几个任务,那就简单很多了。
Ⅱ 什么是Java多线程
多线程的概念?
说起多线程,那么就不得不说什么是线程,而说起线程,又不得不说什么是进程。
进程(Process)是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中,进程是程序的基本执行实体;在当代面向线程设计的计算机结构中,进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述,进程是程序的实体。
进程可以简单的理解为一个可以独立运行的程序单位。它是线程的集合,进程就是有一个或多个线程构成的,每一个线程都是进程中的一条执行路径。
那么多线程就很容易理解:多线程就是指一个进程中同时有多个执行路径(线程)正在执行。
为什么要使用多线程?
1.在一个程序中,有很多的操作是非常耗时的,如数据库读写操作,IO操作等,如果使用单线程,那么程序就必须等待这些操作执行完成之后才能执行其他操作。使用多线程,可以在将耗时任务放在后台继续执行的同时,同时执行其他操作。
2.可以提高程序的效率。
3.在一些等待的任务上,如用户输入,文件读取等,多线程就非常有用了。
缺点:
1.使用太多线程,是很耗系统资源,因为线程需要开辟内存。更多线程需要更多内存。
2.影响系统性能,因为操作系统需要在线程之间来回切换。
3.需要考虑线程操作对程序的影响,如线程挂起,中止等操作对程序的影响。
4.线程使用不当会发生很多问题。
总结:多线程是异步的,但这不代表多线程真的是几个线程是在同时进行,实际上是系统不断地在各个线程之间来回的切换(因为系统切换的速度非常的快,所以给我们在同时运行的错觉)。
2.多线程与高并发的联系。
高并发:高并发指的是一种系统运行过程中遇到的一种“短时间内遇到大量操作请求”的情况,主要发生在web系统集中大量访问或者socket端口集中性收到大量请求(例如:12306的抢票情况;天猫双十一活动)。该情况的发生会导致系统在这段时间内执行大量操作,例如对资源的请求,数据库的操作等。如果高并发处理不好,不仅仅降低了用户的体验度(请求响应时间过长),同时可能导致系统宕机,严重的甚至导致OOM异常,系统停止工作等。如果要想系统能够适应高并发状态,则需要从各个方面进行系统优化,包括,硬件、网络、系统架构、开发语言的选取、数据结构的运用、算法优化、数据库优化……。
而多线程只是在同/异步角度上解决高并发问题的其中的一个方法手段,是在同一时刻利用计算机闲置资源的一种方式。
多线程在高并发问题中的作用就是充分利用计算机资源,使计算机的资源在每一时刻都能达到最大的利用率,不至于浪费计算机资源使其闲置。
3.线程的创建,停止,常用方法介绍。
1.线程的创建:
线程创建主要有2种方式,一种是继承Thread类,重写run方法即可;(Thread类实现了Runable接口)
另一种则是实现Runable接口,也需要重写run方法。
线程的启动,调用start()方法即可。 我们也可以直接使用线程对象的run方法,不过直接使用,run方法就只是一个普通的方法了。
其他的还有: 通过匿名内部类的方法创建;实现Callable接口。。。。。
2.线程常用方法:
currentThread()方法:该方法返回当前线程的信息 .getName()可以返回线程名称。
isAlive()方法:该方法判断当前线程是否处于活动状态。
sleep()方法:该方法是让“当前正在执行的线程“休眠指定的时间,正在执行的线程是指this.currentThread()返回的线程。
getId()方法:该方法是获取线程的唯一标识。
3.线程的停止:
在java中,停止线程并不简单,不想for。。break那样说停就停,需要一定的技巧。
线程的停止有3种方法:
1.线程正常终止,即run()方法运行结束正常停止。
2.使用interrupt方法中断线程。
3.使用stop方法暴力停止线程。
interrupt方法中断线程介绍:
interrupt方法其实并不是直接中断线程,只是给线程添加一个中断标志。
判断线程是否是停止状态:
this.interrupted(); 判断当前线程是否已经中断。(判断的是这个方法所在的代码对应的线程,而不是调用对象对应的线程)
this.isInterrupted(); 判断线程是否已经中断。(谁调用,判断谁)
注:.interrupted()与isInterrupted()的区别:
interrupted()方法判断的是所在代码对应的线程是否中断,而后者判断的是调用对象对应的线程是否停止
前者执行后有清除状态的功能(如连续调用两次时,第一次返回true,则第二次会返回false)
后者没有清除状态的功能(两次返回都为true)
真正停止线程的方法:
异常法:
在run方法中 使用 this.interrupted();判断线程终止状态,如果为true则 throw new interruptedException()然后捕获该异常即可停止线程。
return停止线程:
在run方法中 使用 this.interrupted();判断线程终止状态,如果为true则return停止线程。 (建议使用异常法停止线程,因为还可以在catch中使线程向上抛,让线程停止的事件得以传播)。
暴力法:
使用stop()方法强行停止线程(强烈不建议使用,会造成很多不可预估的后果,已经被标记为过时)
(使用stop方法会抛出 java.lang.ThreadDeath 异常,并且stop方法会释放锁,很容易造成数据不一致)
注:在休眠中停止线程:
在sleep状态下停止线程 会报异常,并且会清除线程状态值为false;
先停止后sleep,同样会报异常 sleep interrupted;
4.守护线程。
希望对您有所帮助!~
Ⅲ Java多线程是什么意思
1、继承Thread类实现多线程
继承Thread类的方法尽管被我列为一种多线程实现方式,但Thread本质上也是实现了Runnable接口的一个实例,它代表一个线程的实例,并且,启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()实例方法。start()方法是一个native方法,它将启动一个新线程,并执行run()方法。这种方式实现多线程很简单,通过自己的类直接extend Thread,并复写run()方法,就可以启动新线程并执行自己定义的run()方法。例如:
代码说明:
上述代码中Executors类,提供了一系列工厂方法用于创先线程池,返回的线程池都实现了ExecutorService接口。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
创建固定数目线程的线程池。
public static ExecutorService newCachedThreadPool()
创建一个可缓存的线程池,调用execute 将重用以前构造的线程(如果线程可用)。如果现有线程没有可用的,则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
创建一个单线程化的Executor。
public static ScheledExecutorService newScheledThreadPool(int corePoolSize)
创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池,多数情况下可用来替代Timer类。
总结:ExecutoreService提供了submit()方法,传递一个Callable,或Runnable,返回Future。如果Executor后台线程池还没有完成Callable的计算,这调用返回Future对象的get()方法,会阻塞直到计算完成。
Ⅳ 经验分享:对Java中的线程感想(多线程)
1.进程和线程的区别
通俗一点说,进程就是程序的一次执行,而线程可以理解为进程中的执行凳局裤的一段程序片段。
用一腊搭点文词说就是,每个进程都有独立的代码和数据空间(进程上下文);而线程可以看成是轻量级的进程。一般来讲(不使用特殊技术),同一进程所产生的线程共享同一块内存空间。
同一进程中的两段代码是不可能同时执行的,除非引入线程。
线程是属于进程的,当进程退出时该进程所产生的线程都会被强制退出并清除。
线程占用的资源要少于进程所占用的资源。
进程和线程都可以有优先级。
在线程系统中进程也是一个线程。可以将进程理解为一个程序的第一个线程。
多进程——在操作系统中,能同时运行多个任务(程序)。
多线程——在同一应用程序中,有多个顺序流同时执行。
2.通过铁路售票程序来理解实现多线程的两种方法:通过java.lang.Thread类和通过Runnable接口
java中有两种实现多线程的方式。一是直接继承Thread类,二是实现Runnable接口。那么这两种实现多线程的方式在应用上有什么区别呢?
为了回答这个问题,我们可以通过编写一段代码来进行分析。我们用代码来模拟铁路售票系统,实现通过四个售票点发售某日某次列车的100张车票,一个售票点用一个线程表示。
我们首先这样编写这个程序:
public class ThreadDome1{
public static void main(String[] args){
ThreadTest t = new ThreadTest();
t.start();
t.start();
t.start();
t.start();
}
}
class ThreadTest extends Thread{
private int ticket = 100;
public void run(){
while(true){
if(ticket > 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
"is saling ticket" + ticket--);
}else{
break;
}
}
}
}
上面的代码中,我们用ThreadTest类模拟售票处的售票过程,run方法中的每一次循环都将总票数减1,模拟卖出一张车票,同时该车票号打印出来,直接剩余的票数到零为止。在ThreadDemo1类的main方法中,我们创建了一个线程对象,并重复启动四次,希望通过这种方式产生四个线程。从运行的结果来看我们发现其实只有一个线程在运行,这个结果告诉我们:一个线程对象只能启动一个线程,无论你调用多少遍start()方法,结果只有一个线程。
我们接着修枣简改ThreadDemo1,在main方法中创建四个Thread对象:
public class ThreadDemo1{
public static void main(String[] args){
new ThreadTest().start();
new ThreadTest().start();
new ThreadTest().start();
new ThreadTest().start();
}
}
class ThreadTest extends Thread{
private int ticket = 100;
public void run(){
while(true){
if(ticket > 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
" is saling ticket" + ticket--);
}else{
break;
}
}
}
}
这下达到目的了吗?
从结果上看每个票号都被打印了四次,即四个线程各自卖各自的100张票,而不去卖共同的100张票。这种情况是怎么造成的呢?我们需要的是,多个线程去处理同一个资源,一个资源只能对应一个对象,在上面的程序中,我们创建了四个ThreadTest对象,就等于创建了四个资源,每个资源都有100张票,每个线程都在独自处理各自的资源。
经过这些实验和分析,可以总结出,要实现这个铁路售票程序,我们只能创建一个资源对象,但要创建多个线程去处理同一个资源对象,并且每个线程上所运行的是相同的程序代码。在回顾一下使用接口编写多线程的过程。
public class ThreadDemo1{
public static void main(String[] args){
ThreadTest t = new ThreadTest();
new Thread(t).start();
new Thread(t).start();
new Thread(t).start();
new Thread(t).start();
}
}
class ThreadTest implements Runnable{
private int tickets = 100;
public void run(){
while(true){
if(tickets > 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
" is saling ticket " + tickets--);
}
}
}
}
上面的程序中,创建了四个线程,每个线程调用的是同一个ThreadTest对象中的run()方法,访问的是同一个对象中的变量(tickets)的实例,这个程序满足了我们的需求。在Windows上可以启动多个记事本程序一样,也就是多个进程使用同一个记事本程序代码。
可见,实现Runnable接口相对于继承Thread类来说,有如下显着的好处:
(1)适合多个相同程序代码的线程去处理同一资源的情况,把虚拟CPU(线程)同程序的代码,数据有效的分离,较好地体现了面向对象的设计思想。
(2)可以避免由于Java的单继承特性带来的局限。我们经常碰到这样一种情况,即当我们要将已经继承了某一个类的子类放入多线程中,由于一个类不能同时有两个父类,所以不能用继承Thread类的方式,那么,这个类就只能采用实现Runnable接口的方式了。
(3)有利于程序的健壮性,代码能够被多个线程共享,代码与数据是独立的。当多个线程的执行代码来自同一个类的实例时,即称它们共享相同的代码。多个线程操作相同的数据,与它们的代码无关。当共享访问相同的对象时,即它们共享相同的数据。当线程被构造时,需要的代码和数据通过一个对象作为构造函数实参传递进去,这个对象就是一个实现了Runnable接口的类的实例。
Ⅳ Java的多线程和CPU
CPU对于各个线程的调度是随机的(分时调度),而在Java中,JVM负责线程的调度,可更好地分配CPU的使用权。对于线程的调度一般有两种模式,分时调度和抢占式调度。分时调度是按照顺序平均分配;抢占调度是按照优先级来进行分配。
Ⅵ java 多线程是什么
进程是程序在处理机中的一次运行。一个进程既包括其所要执行的指令,也包括了执行指令所需的系统资源,不同进程所占用的系统资源相对独立。所以进程是重量级的任务,它们之间的通信和转换都需要操作系统付出较大的开销。
线程是进程中的一个实体,是被系统独立调度和分派的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源,但它可以与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。所以线程是轻量级的任务,它们之间的通信和转换只需要较小的系统开销。
Java支持多线程编程,因此用Java编写的应用程序可以同时执行多个任务。Java的多线程机制使用起来非常方便,用户只需关注程序细节的实现,而不用担心后台的多任务系统。
Java语言里,线程表现为线程类。Thread线程类封装了所有需要的线程操作控制。在设计程序时,必须很清晰地区分开线程对象和运行线程,可以将线程对象看作是运行线程的控制面板。在线程对象里有很多方法来控制一个线程是否运行,睡眠,挂起或停止。线程类是控制线程行为的唯一的手段。一旦一个Java程序启动后,就已经有一个线程在运行。可通过调用Thread.currentThread方法来查看当前运行的是哪一个线程。
Ⅶ java多线程开发的同步机制有哪些
Java同步
标签: 分类:
一、关键字:
thread(线程)、thread-safe(线程安全)、intercurrent(并发的)
synchronized(同步的)、asynchronized(异步的)、
volatile(易变的)、atomic(原子的)、share(共享)
二、总结背景:
一次读写共享文件编写,嚯,好家伙,竟然揪出这些零碎而又是一路的知识点。于是乎,Google和翻阅了《Java参考大全》、《Effective Java Second Edition》,特此总结一下供日后工作学习参考。
三、概念:
1、 什么时候必须同步?什么叫同步?如何同步?
要跨线程维护正确的可见性,只要在几个线程之间共享非 final 变量,就必须使用 synchronized(或 volatile)以确保一个线程可以看见另一个线程做的更改。
为了在线程之间进行可靠的通信,也为了互斥访问,同步是必须的。这归因于java语言规范的内存模型,它规定了:一个线程所做的变化何时以及如何变成对其它线程可见。
因为多线程将异步行为引进程序,所以在需要同步时,必须有一种方法强制进行。例如:如果2个线程想要通信并且要共享一个复杂的数据结构,如链表,此时需要
确保它们互不冲突,也就是必须阻止B线程在A线程读数据的过程中向链表里面写数据(A获得了锁,B必须等A释放了该锁)。
为了达到这个目的,java在一个旧的的进程同步模型——监控器(Monitor)的基础上实现了一个巧妙的方案:监控器是一个控制机制,可以认为是一个
很小的、只能容纳一个线程的盒子,一旦一个线程进入监控器,其它的线程必须等待,直到那个线程退出监控为止。通过这种方式,一个监控器可以保证共享资源在
同一时刻只可被一个线程使用。这种方式称之为同步。(一旦一个线程进入一个实例的任何同步方法,别的线程将不能进入该同一实例的其它同步方法,但是该实例
的异步方法仍然能够被调用)。
错误的理解:同步嘛,就是几个线程可以同时进行访问。
同步和多线程关系:没多线程环境就不需要同步;有多线程环境也不一定需要同步。
锁提供了两种主要特性:互斥(mutual exclusion) 和可见性(visibility)。
互斥即一次只允许一个线程持有某个特定的锁,因此可使用该特性实现对共享数据的协调访问协议,这样,一次就只有一个线程能够使用该共享数据。
可见性要更加复杂一些,documents它必须确保释放锁之前对共享数据做出的更改对于随后获得该锁的另一个线程是可见的 —— 如果没有同步机制提供的这种可见性保证,线程看到的共享变量可能是修改前的值或不一致的值,这将引发许多严重问题
小结:为了防止多个线程并发对同一数据的修改,所以需要同步,否则会造成数据不一致(就是所谓的:线程安全。如java集合框架中Hashtable和
Vector是线程安全的。我们的大部分程序都不是线程安全的,因为没有进行同步,而且我们没有必要,因为大部分情况根本没有多线程环境)。
2、 什么叫原子的(原子操作)?
Java原子操作是指:不会被打断地的操作。(就是做到互斥 和可见性?!)
那难道原子操作就可以真的达到线程安全同步效果了吗?实际上有一些原子操作不一定是线程安全的。
那么,原子操作在什么情况下不是线程安全的呢?也许是这个原因导致的:java线程允许线程在自己的内存区保存变量的副本。允许线程使用本地的私有拷贝进
行工作而非每次都使用主存的值是为了提高性能(本人愚见:虽然原子操作是线程安全的,可各线程在得到变量(读操作)后,就是各自玩
弄自己的副本了,更新操作(写操作)因未写入主存中,导致其它线程不可见)。
那该如何解决呢?因此需要通过java同步机制。
在java中,32位或者更少位数的赋值是原子的。在一个32位的硬件平台上,除了double和long型的其它原始类型通常都
是使用32位进行表示,而double和long通常使用64位表示。另外,对象引用使用本机指针实现,通常也是32位的。对这些32位的类型的操作是原
子的。
这些原始类型通常使用32位或者64位表示,这又引入了另一个小小的神话:原始类型的大小是由语言保证的。这是不对的。java语言保证的是原始类型的表
数范围而非JVM中的存储大小。因此,int型总是有相同的表数范围。在一个JVM上可能使用32位实现,而在另一个JVM上可能是64位的。在此再次强
调:在所有平台上被保证的是表数范围,32位以及更小的值的操作是原子的。
3、 不要搞混了:同步、异步
举个例子:普通B/S模式(同步)AJAX技术(异步)
同步:提交请求->等待服务器处理->处理完返回 这个期间客户端浏览器不能干任何事
异步:请求通过事件触发->服务器处理(这是浏览器仍然可以作其他事情)->处理完毕
可见,彼“同步”非此“同步”——我们说的java中的那个共享数据同步(synchronized)
一个同步的对象是指行为(动作),一个是同步的对象是指物质(共享数据)。
4、 Java同步机制有4种实现方式:(部分引用网上资源)
① ThreadLocal ② synchronized( ) ③ wait() 与 notify() ④ volatile
目的:都是为了解决多线程中的对同一变量的访问冲突
ThreadLocal
ThreadLocal 保证不同线程拥有不同实例,相同线程一定拥有相同的实例,即为每一个使用该变量的线程提供一个该变量值的副本,每一个线程都可以独立改变自己的副本,而不是与其它线程的副本冲突。
优势:提供了线程安全的共享对象
与其它同步机制的区别:同步机制是为了同步多个线程对相同资源的并发访问,是为了多个线程之间进行通信;而 ThreadLocal 是隔离多个线程的数据共享,从根本上就不在多个线程之间共享资源,这样当然不需要多个线程进行同步了。
volatile
volatile 修饰的成员变量在每次被线程访问时,都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。而且,当成员变量发生变化时,强迫线程将变化值回写到共享内存。
优势:这样在任何时刻,两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。
缘由:Java
语言规范中指出,为了获得最佳速度,允许线程保存共享成员变量的私有拷贝,而且只当线程进入或者离开同步代码块时才与共享成员变量的原
始值对比。这样当多个线程同时与某个对象交互时,就必须要注意到要让线程及时的得到共享成员变量的变化。而 volatile
关键字就是提示 VM :对于这个成员变量不能保存它的私有拷贝,而应直接与共享成员变量交互。
使用技巧:在两个或者更多的线程访问的成员变量上使用 volatile 。当要访问的变量已在 synchronized 代码块中,或者为常量时,不必使用。
线程为了提高效率,将某成员变量(如A)拷贝了一份(如B),线程中对A的访问其实访问的是B。只在某些动作时才进行A和B的同步,因此存在A和B不一致
的情况。volatile就是用来避免这种情况的。
volatile告诉jvm,它所修饰的变量不保留拷贝,直接访问主内存中的(读操作多时使用较好;线程间需要通信,本条做不到)
Volatile 变量具有 synchronized 的可见性特性,但是不具备原子特性。这就是说线程能够自动发现 volatile
变量的最新值。Volatile
变量可用于提供线程安全,但是只能应用于非常有限的一组用例:多个变量之间或者某个变量的当前值与修改后值
之间没有约束。
您只能在有限的一些情形下使用 volatile 变量替代锁。要使 volatile 变量提供理想的线程安全,必须同时满足下面两个条件:
对变量的写操作不依赖于当前值;该变量没有包含在具有其他变量的不变式中。
sleep() vs wait()
sleep是线程类(Thread)的方法,导致此线程暂停执行指定时间,把执行机会给其他线程,但是监控状态依然保持,到时后会自动恢复。调用sleep不会释放对象锁。
wait是Object类的方法,对此对象调用wait方法导致本线程放弃对象锁,进入等待此对象的等待锁定池,只有针对此对象发出notify方法(或notifyAll)后本线程才进入对象锁定池准备获得对象锁进入运行状态。
(如果变量被声明为volatile,在每次访问时都会和主存一致;如果变量在同步方法或者同步块中被访问,当在方法或者块的入口处获得锁以及方法或者块退出时释放锁时变量被同步。)
Ⅷ Java多线程程序设计详细解析
一、理解多线程
多线程是这样一种机制,它允许在程序中并发执行多个指令流,每个指令流都称为一个线程,彼此间互相独立。
线程又称为轻量级进程,它和进程一样拥有独立的执行控制,由操作系统负责调度,区别在于线程没有独立的存储空间,而是和所属进程中的其它线程共享一个存储空间,这使得线程间的通信远较进程简单。
多个线程的执行是并发的,也就是在逻辑上“同时”,而不管是否是物理上的“同时”。如果系统只有一个CPU,那么真正的“同时”是不可能的,但是由于CPU的速度非常快,用户感觉不到其中的区别,因此我们也不用关心它,只需要设想各个线程是同时执行即可。
多线程和传统的单线程在程序设计上最大的区别在于,由于各个线程的控制流彼此独立,使得各个线程之间的代码是乱序执行的,由此带来的线程调度,同步等问题,将在以后探讨。
二、在Java中实现多线凯液慎程
我们不妨设想,为了创建一个新的线程,我们需要做些什么?很显然,我们必须指明这个线程所要执行的代码,而这就是在Java中实现多线程我们所需要做的一切!
真是神奇!Java是如何做到这一点的?通过类!作为一个完全面向对象的语言,Java提供了类java.lang.Thread来方便多线程编程,这个类提供了大量的方法来方便我们控制自己的各个线程,我们以后的讨论都将围绕这个类进行。
那么如何提供给 Java 我们要线程执行的代码呢?让我们来看一看 Thread 类。Thread 类最重要的方法是run(),它为Thread类的方法start()所调用,提供我们的线程所要执行的代码。为了指定我们自己的代码,只需要覆盖它!
方法一:继承 Thread 类,覆盖方法 run(),我们在创建的 Thread 类的子类中重写 run() ,加入线程所要执行的代码即可。下面是一个例子:
public class MyThread extends Thread
{
int count= 1, number;
public MyThread(int num)
{
number = num;
System.out.println
("创建线程 " + number);
}
public void run() {
while(true) {
System.out.println
("线程 " + number + ":计数 " + count);
if(++count== 6) return;
}
}
public static void main(String args[])
{
for(int i = 0;
i 〈 5; i++) new MyThread(i+1).start();
}
}
这种方法简单明了,符合大家的习惯,但是,它也有一个很大的缺点,那就是如果我们的类已经从一个类继承(如小程序必须继承自 Applet 类),则无法再继承 Thread 类,这时如果我们又不想建立一个新的类,应该怎么办呢?
我们不妨来探索一种新的方法:我们不创建Thread类的子类,而是直接使用它,那么我们只能将我们的方法作为参数传递给 Thread 类的实例,有点类似回调函数。但是 Java 没有指针,我们只能传递一个包含这个方法的类的实例。
那么如何限制这个类盯敬必须包含这一方法呢?当然是使用接口!(虽然抽象类也可满足,但是需要继承,而我们之所以要采用这种新方法,不就是为了避免继承带来的限制吗?)
Java 提供了接口 java.lang.Runnable 来支持这种方法。
方法二:实现 Runnable 接口
Runnable接口只有一个方法run(),我们声明自己的类实现Runnable接口并提供这一方法,将我们的线程代码写入其中,就完成了这一部分的任务。但是Runnable接口并没有任何对线程的支持,我们还必须创建Thread类的实例,这一点通过Thread类的构造函数public Thread(Runnable target);来实现。下面埋禅是一个例子:
public class MyThread implements Runnable
{
int count= 1, number;
public MyThread(int num)
{
number = num;
System.out.println("创建线程 " + number);
}
public void run()
{
while(true)
{
System.out.println
("线程 " + number + ":计数 " + count);
if(++count== 6) return;
}
}
public static void main(String args[])
{
for(int i = 0; i 〈 5;
i++) new Thread(new MyThread(i+1)).start();
}
}
严格地说,创建Thread子类的实例也是可行的,但是必须注意的是,该子类必须没有覆盖 Thread 类的 run 方法,否则该线程执行的将是子类的 run 方法,而不是我们用以实现Runnable 接口的类的 run 方法,对此大家不妨试验一下。
使用 Runnable 接口来实现多线程使得我们能够在一个类中包容所有的代码,有利于封装,它的缺点在于,我们只能使用一套代码,若想创建多个线程并使各个线程执行不同的代码,则仍必须额外创建类,如果这样的话,在大多数情况下也许还不如直接用多个类分别继承 Thread 来得紧凑。
综上所述,两种方法各有千秋,大家可以灵活运用。
下面让我们一起来研究一下多线程使用中的一些问题。
三、线程的四种状态
1. 新状态:线程已被创建但尚未执行(start() 尚未被调用)。
2. 可执行状态:线程可以执行,虽然不一定正在执行。CPU 时间随时可能被分配给该线程,从而使得它执行。
3. 死亡状态:正常情况下 run() 返回使得线程死亡。调用 stop()或 destroy() 亦有同样效果,但是不被推荐,前者会产生异常,后者是强制终止,不会释放锁。
4. 阻塞状态:线程不会被分配 CPU 时间,无法执行。
四、线程的优先级
线程的优先级代表该线程的重要程度,当有多个线程同时处于可执行状态并等待获得 CPU 时间时,线程调度系统根据各个线程的优先级来决定给谁分配 CPU 时间,优先级高的线程有更大的机会获得 CPU 时间,优先级低的线程也不是没有机会,只是机会要小一些罢了。
你可以调用 Thread 类的方法 getPriority() 和 setPriority()来存取线程的优先级,线程的优先级界于1(MIN_PRIORITY)和10(MAX_PRIORITY)之间,缺省是5(NORM_PRIORITY)。
五、线程的同步
由于同一进程的多个线程共享同一片存储空间,在带来方便的同时,也带来了访问冲突这个严重的问题。Java语言提供了专门机制以解决这种冲突,有效避免了同一个数据对象被多个线程同时访问。
由于我们可以通过 private 关键字来保证数据对象只能被方法访问,所以我们只需针对方法提出一套机制,这套机制就是 synchronized 关键字,它包括两种用法:synchronized 方法和 synchronized 块。
1. synchronized 方法:通过在方法声明中加入 synchronized关键字来声明 synchronized 方法。如:
public synchronized void accessVal(int newVal);
synchronized 方法控制对类成员变量的访问:每个类实例对应一把锁,每个 synchronized 方法都必须获得调用该方法的类实例的锁方能执行,否则所属线程阻塞,方法一旦执行,就独占该锁,直到从该方法返回时才将锁释放,此后被阻塞的线程方能获得该锁,重新进入可执行状态。
这种机制确保了同一时刻对于每一个类实例,其所有声明为 synchronized 的成员函数中至多只有一个处于可执行状态(因为至多只有一个能够获得该类实例对应的锁),从而有效避免了类成员变量的访问冲突(只要所有可能访问类成员变量的方法均被声明为 synchronized)。
在 Java 中,不光是类实例,每一个类也对应一把锁,这样我们也可将类的静态成员函数声明为 synchronized ,以控制其对类的静态成员变量的访问。
synchronized 方法的缺陷:若将一个大的方法声明为synchronized 将会大大影响效率,典型地,若将线程类的方法 run() 声明为 synchronized ,由于在线程的整个生命期内它一直在运行,因此将导致它对本类任何 synchronized 方法的调用都永远不会成功。当然我们可以通过将访问类成员变量的代码放到专门的方法中,将其声明为 synchronized ,并在主方法中调用来解决这一问题,但是 Java 为我们提供了更好的解决办法,那就是 synchronized 块。
2. synchronized 块:通过 synchronized关键字来声明synchronized 块。语法如下:
synchronized(syncObject)
{
//允许访问控制的代码
}
#p#副标题#e#
synchronized 块是这样一个代码块,其中的代码必须获得对象 syncObject (如前所述,可以是类实例或类)的锁方能执行,具体机制同前所述。由于可以针对任意代码块,且可任意指定上锁的对象,故灵活性较高。
六、线程的阻塞为了解决对共享存储区的访问冲突,Java 引入了同步机制,现在让我们来考察多个线程对共享资源的访问,显然同步机制已经不够了,因为在任意时刻所要求的资源不一定已经准备好了被访问,反过来,同一时刻准备好了的资源也可能不止一个。为了解决这种情况下的访问控制问题,Java 引入了对阻塞机制的支持。
阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生(如某资源就绪),学过操作系统的同学对它一定已经很熟悉了。Java 提供了大量方法来支持阻塞,下面让我们逐一分析。
1. sleep() 方法:sleep() 允许 指定以毫秒为单位的一段时间作为参数,它使得线程在指定的时间内进入阻塞状态,不能得到CPU 时间,指定的时间一过,线程重新进入可执行状态。典型地,sleep() 被用在等待某个资源就绪的情形:测试发现条件不满足后,让线程阻塞一段时间后重新测试,直到条件满足为止。
2. suspend() 和 resume() 方法:两个方法配套使用,suspend()使得线程进入阻塞状态,并且不会自动恢复,必须其对应的resume() 被调用,才能使得线程重新进入可执行状态。典型地,suspend() 和 resume() 被用在等待另一个线程产生的结果的情形:测试发现结果还没有产生后,让线程阻塞,另一个线程产生了结果后,调用 resume() 使其恢复。
3. yield() 方法:yield() 使得线程放弃当前分得的 CPU 时间,但是不使线程阻塞,即线程仍处于可执行状态,随时可能再次分得 CPU 时间。调用 yield() 的效果等价于调度程序认为该线程已执行了足够的时间从而转到另一个线程。
4. wait() 和 notify() 方法:两个方法配套使用,wait() 使得线程进入阻塞状态,它有两种形式,一种允许 指定以毫秒为单位的一段时间作为参数,另一种没有参数,前者当对应的 notify() 被调用或者超出指定时间时线程重新进入可执行状态,后者则必须对应的 notify() 被调用。
初看起来它们与 suspend() 和 resume() 方法对没有什么分别,但是事实上它们是截然不同的。区别的核心在于,前面叙述的所有方法,阻塞时都不会释放占用的锁(如果占用了的话),而这一对方法则相反。
上述的核心区别导致了一系列的细节上的区别。
首先,前面叙述的所有方法都隶属于 Thread 类,但是这一对却直接隶属于 Object 类,也就是说,所有对象都拥有这一对方法。初看起来这十分不可思议,但是实际上却是很自然的,因为这一对方法阻塞时要释放占用的锁,而锁是任何对象都具有的,调用任意对象的 wait() 方法导致线程阻塞,并且该对象上的锁被释放。
而调用 任意对象的notify()方法则导致因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的线程中随机选择的一个解除阻塞(但要等到获得锁后才真正可执行)。
其次,前面叙述的所有方法都可在任何位置调用,但是这一对方法却必须在 synchronized 方法或块中调用,理由也很简单,只有在synchronized 方法或块中当前线程才占有锁,才有锁可以释放。
同样的道理,调用这一对方法的对象上的锁必须为当前线程所拥有,这样才有锁可以释放。因此,这一对方法调用必须放置在这样的 synchronized 方法或块中,该方法或块的上锁对象就是调用这一对方法的对象。若不满足这一条件,则程序虽然仍能编译,但在运行时会出现IllegalMonitorStateException 异常。
wait() 和 notify() 方法的上述特性决定了它们经常和synchronized 方法或块一起使用,将它们和操作系统的进程间通信机制作一个比较就会发现它们的相似性:synchronized方法或块提供了类似于操作系统原语的功能,它们的执行不会受到多线程机制的干扰,而这一对方法则相当于 block 和wakeup 原语(这一对方法均声明为 synchronized)。
它们的结合使得我们可以实现操作系统上一系列精妙的进程间通信的算法(如信号量算法),并用于解决各种复杂的线程间通信问题。
关于 wait() 和 notify() 方法最后再说明两点:
第一:调用 notify() 方法导致解除阻塞的线程是从因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的线程中随机选取的,我们无法预料哪一个线程将会被选择,所以编程时要特别小心,避免因这种不确定性而产生问题。
第二:除了 notify(),还有一个方法 notifyAll() 也可起到类似作用,唯一的区别在于,调用 notifyAll() 方法将把因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的所有线程一次性全部解除阻塞。当然,只有获得锁的那一个线程才能进入可执行状态。
谈到阻塞,就不能不谈一谈死锁,略一分析就能发现,suspend() 方法和不指定超时期限的 wait() 方法的调用都可能产生死锁。遗憾的是,Java 并不在语言级别上支持死锁的避免,我们在编程中必须小心地避免死锁。
以上我们对 Java 中实现线程阻塞的各种方法作了一番分析,我们重点分析了 wait() 和 notify()方法,因为它们的功能最强大,使用也最灵活,但是这也导致了它们的效率较低,较容易出错。实际使用中我们应该灵活使用各种方法,以便更好地达到我们的目的。
七、守护线程
守护线程是一类特殊的线程,它和普通线程的区别在于它并不是应用程序的核心部分,当一个应用程序的所有非守护线程终止运行时,即使仍然有守护线程在运行,应用程序也将终止,反之,只要有一个非守护线程在运行,应用程序就不会终止。守护线程一般被用于在后台为其它线程提供服务。
可以通过调用方法 isDaemon() 来判断一个线程是否是守护线程,也可以调用方法 setDaemon() 来将一个线程设为守护线程。
八、线程组
线程组是一个 Java 特有的概念,在 Java 中,线程组是类ThreadGroup 的对象,每个线程都隶属于唯一一个线程组,这个线程组在线程创建时指定并在线程的整个生命期内都不能更改。
你可以通过调用包含 ThreadGroup 类型参数的 Thread 类构造函数来指定线程属的线程组,若没有指定,则线程缺省地隶属于名为 system 的系统线程组。
在 Java 中,除了预建的系统线程组外,所有线程组都必须显式创建。在 Java 中,除系统线程组外的每个线程组又隶属于另一个线程组,你可以在创建线程组时指定其所隶属的线程组,若没有指定,则缺省地隶属于系统线程组。这样,所有线程组组成了一棵以系统线程组为根的树。
Java 允许我们对一个线程组中的所有线程同时进行操作,比如我们可以通过调用线程组的相应方法来设置其中所有线程的优先级,也可以启动或阻塞其中的所有线程。
Java 的线程组机制的另一个重要作用是线程安全。线程组机制允许我们通过分组来区分有不同安全特性的线程,对不同组的线程进行不同的处理,还可以通过线程组的分层结构来支持不对等安全措施的采用。
Java 的 ThreadGroup 类提供了大量的方法来方便我们对线程组树中的每一个线程组以及线程组中的每一个线程进行操作。
九、总结
在本文中,我们讲述了 Java 多线程编程的方方面面,包括创建线程,以及对多个线程进行调度、管理。我们深刻认识到了多线程编程的复杂性,以及线程切换开销带来的多线程程序的低效性,这也促使我们认真地思考一个问题:我们是否需要多线程?何时需要多线程?
多线程的核心在于多个代码块并发执行,本质特点在于各代码块之间的代码是乱序执行的。我们的程序是否需要多线程,就是要看这是否也是它的内在特点。
假如我们的程序根本不要求多个代码块并发执行,那自然不需要使用多线程;假如我们的程序虽然要求多个代码块并发执行,但是却不要求乱序,则我们完全可以用一个循环来简单高效地实现,也不需要使用多线程;只有当它完全符合多线程的特点时,多线程机制对线程间通信和线程管理的强大支持才能有用武之地,这时使用多线程才是值得的。
#p#副标题#e#
Ⅸ 在Java 中多线程的实现方法有哪些,如何使用
1、 认识Thread和Runnable
Java中实现多线程有两种途径:继承Thread类或者实现Runnable接口。Runnable是接口,建议用接口的方式生成线程,因为接口可以实现多继承,况且Runnable只有一个run方法,很适合继承。在使用Thread的时候只需继承Thread,并且new一个实例出来,调用start()方法即可以启动一个线程。
Thread Test = new Thread();
Test.start();
在使用Runnable的时候需要先new一个实现Runnable的实例,之后启动Thread即可。
Test impelements Runnable;
Test t = new Test();
Thread test = new Thread(t);
test.start();
总结:Thread和Runnable是实现java多线程的2种方式,runable是接口,thread是类,建议使用runable实现java多线程,不管如何,最终都需要通过thread.start()来使线程处于可运行状态。
2、 认识Thread的start和run
1) start:
用start方法来启动线程,真正实现了多线程运行,这时无需等待run方法体代码执行完毕而直接继续执行下面的代码。通过调用Thread类的start()方法来启动一个线程,这时此线程处于就绪(可运行)状态,并没有运行,一旦得到spu时间片,就开始执行run()方法,这里方法run()称为线程体,它包含了要执行的这个线程的内容,Run方法运行结束,此线程随即终止。
2) run:
run()方法只是类的一个普通方法而已,如果直接调用Run方法,程序中依然只有主线程这一个线程,其程序执行路径还是只有一条,还是要顺序执行,还是要等待run方法体执行完毕后才可继续执行下面的代码,这样就没有达到写线程的目的。
总结:调用start方法方可启动线程,而run方法只是thread的一个普通方法调用,还是在主线程里执行。
3、 线程状态说明
线程状态从大的方面来说,可归结为:初始状态、可运行状态、不可运行状态和消亡状态,具体可细分为上图所示7个状态,说明如下:
1) 线程的实现有两种方式,一是继承Thread类,二是实现Runnable接口,但不管怎样,当我们new了thread实例后,线程就进入了初始状态;
2) 当该对象调用了start()方法,就进入可运行状态;
3) 进入可运行状态后,当该对象被操作系统选中,获得CPU时间片就会进入运行状态;
4) 进入运行状态后case就比较多,大致有如下情形:
·run()方法或main()方法结束后,线程就进入终止状态;
·当线程调用了自身的sleep()方法或其他线程的join()方法,就会进入阻塞状态(该状态既停止当前线程,但并不释放所占有的资源)。当sleep()结束或join()结束后,该线程进入可运行状态,继续等待OS分配时间片;
·当线程刚进入可运行状态(注意,还没运行),发现将要调用的资源被锁牢(synchroniza,lock),将会立即进入锁池状态,等待获取锁标记(这时的锁池里也许已经有了其他线程在等待获取锁标记,这时它们处于队列状态,既先到先得),一旦线程获得锁标记后,就转入可运行状态,等待OS分配CPU时间片;
·当线程调用wait()方法后会进入等待队列(进入这个状态会释放所占有的所有资源,与阻塞状态不同),进入这个状态后,是不能自动唤醒的,必须依靠其他线程调用notify()或notifyAll()方法才能被唤醒(由于notify()只是唤醒一个线程,但我们由不能确定具体唤醒的是哪一个线程,也许我们需要唤醒的线程不能够被唤醒,因此在实际使用时,一般都用notifyAll()方法,唤醒有所线程),线程被唤醒后会进入锁池,等待获取锁标记。
·当线程调用stop方法,即可使线程进入消亡状态,但是由于stop方法是不安全的,不鼓励使用,大家可以通过run方法里的条件变通实现线程的stop。