java多线程原理,Java线程的概念与原理
java多线程原理,Java线程的概念与原理详细介绍
本文目录一览: 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#
Java线程的概念与原理
一 操作系统中线程和进程的概念
现在的操作系统是多任务操作系统 多线程是实现多任务的一种方式
进程是指一个内存中运行的应用程序 每个进程都有自己独立的一块内存空间 一个进程中可以启动多个线程 比如在Windows系统中 一个运行的exe就是一个进程 线程是指进程中的一个执行流程 一个进程中可以运行多个线程 比如java exe进程中可以运行很多线程 线程总是属于某个进程 进程中的多个线程共享进程的内存 同时 执行是人的感觉 在线程之间实际上轮换执行
二 Java中的线程
在Java中 线程 指两件不同的事情
java lang Thread类的一个实例
线程的执行
使用java lang Thread类或者java lang Runnable接口编写代码来定义 实例化和启动新线程 一个Thread类实例只是一个对象 像Java中的任何其他对象一样 具有变量和方法 生死于堆上 Java中 每个线程都有一个调用栈 即使不在程序中创建任何新的线程 线程也在后台运行着 一个Java应用总是从main()方法开始运行 mian()方法运行在一个线程内 它被称为主线程 一旦创建一个新的线程 就产生一个新的调用栈 线程总体分两类 用户线程和守候线程
当所有用户线程执行完毕的时候 JVM自动关闭 但是守候线程却不独立于JVM 守候线程一般是由操作系统或者用户自己创建的
———————————MultiT java——————————————————————
class MultiThread
{
public static void main(String[] args)
{
MyThread mt=new MyThread();
//mt setDaemon(true);//设定为后台线程 main进程结束时 后台进程也跟着结束
//mt setPriority(Thread MAX_PRIORITY); //设定线程优先级 MAX_PRIORITY为 MIN_PRIORITY为 NORM_PRIORITY为
//设定为最高优先级后 程序运行时 mt线程一直运行 强制终止时 main线程才运行
//设定为最高优先级的线程 无论有无yield(); 线程总一直运行 直到强制终止时 main和mt线程交替运行
mt start();
int index= ;
while(true) //显示结果与教程不同
{
if(index++== )
break;
System out println( main: +Thread currentThread() getName()); //获取线程名字
}
}
}
class MyThread extends Thread
{
public void run()
{
while(true)
{
System out println(getName());
yield(); //允许当前线程停止 转去执行其他线程 静态方法
//mt进程执行时 切换到main进程 main进程执行一段时间后
//切换进程到mt mt执行完获取名字后 返回到main进程
}
}
}
//一个长时间处于等待状态的线程也有可能被线程调度器调度 从而运行
//打破高优先级线程始终获有运行时间的状态
——————————————————————————————————————
——————————MultiThread java———————————————————————
class MultiThread
{
public static void main(String[] args)
{
MyThread mt=new MyThread();
//new Thread(mt) start(); //创建多个同样的线程访问同一个变量index 若MyThread采用继承Thread方式 则无法共享同一个变量
//new Thread(mt) start();
//new Thread(mt) start();
//new Thread(mt) start();
mt getThread() start(); //也可以采用内部类的方式共享访问同一个变量
mt getThread() start();
mt getThread() start();
mt getThread() start();
//mt setDaemon(true);//设定为后台线程 main进程结束时 后台进程也跟着结束
//mt setPriority(Thread MAX_PRIORITY); //设定线程优先级 MAX_PRIORITY为 MIN_PRIORITY为 NORM_PRIORITY为
//设定为最高优先级后 程序运行时 mt线程一直运行 强制终止时 main线程才运行
//设定为最高优先级的线程 无论有无yield(); 线程总一直运行 直到强制终止时 main和mt线程交替运行
//mt start();
int index= ;
while(true) //显示结果与教程不同
{
// if(index++== )
// break;
System out println( main: +Thread currentThread() getName()); //获取线程名字
}
}
}
class MyThread //implements Runnable //extends Thread //使用外部类的方式
//使用内部类完成使用Runnable接口才能完成的两个功能 a 创建多个线程 b 访问同一个变量
{
int index= ;
private class InnerThread extends Thread //不想让外部访问其实现方法 加上private
{
public void run()
{
while(true)
{
System out println(Thread currentThread() getName()+ : +index++);
}
}
}
Thread getThread()
{
return new InnerThread();
}
/*
public void run()
{
while(true)
{
System out println(Thread currentThread() getName()+ : +index++);
//yield(); //允许当前线程停止 转去执行其他线程 静态方法
//mt进程执行时 切换到main进程 main进程执行一段时间后
//切换进程到mt mt执行完获取名字后 返回到main进程
}
}
*/
}
//一个长时间处于等待状态的线程也有可能被线程调度器调度 从而运行
//打破高优先级线程始终获有运行时间的状态
//如果不需要修改Thread类的除了run方法外的其他方法 选用implements Runnable
———————————————————————————————————————
———————————TicketsSystem java———————————————————
//多线程实现火车票的售票系统 用同步块 或著同步方法
class TicketsSystem
{
public static void main(String[] args) //运行结果与教程中不同 不完全顺序 每次运行 顺序都不完全一样
{
SellThread st=new SellThread();//创建四个线程访问同一变量tickets
// 错 SellThread st =new SellThread();//若采用创建四个对象的方式 则每个对象中都有 张票
new Thread(st) start(); //b为false 用的同步方法 | //同步方法与同步块共用中 显示的是只调用了同步块 而同步方法未被调用
//b为true 用的同步块 | //原因 启动第一个线程后 CPU时间片没有到期 线程没有立即运行 接着执行b=true
// | //解决办法 启动第一个线程后 执行一个睡眠时间 让CPU时间片到期
try
{
Thread sleep( );
}
catch(Exception e)
{
e printStackTrace();
}
st b=true;
new Thread(st) start();
//new Thread(st) start();
//new Thread(st) start();
}
}
class SellThread implements Runnable //程序有点小问题 当剩下最后一张票时 四个线程都运行 可能会出现票数为 (系统长时间运行时)
//可加上一个静态方法sleep();它会抛出异常
{
int tickets= ;
//Object obj=new Object();//也可以声明一个Thread对象
Thread th=new Thread();
boolean b=false;
public void run()
{
if(b==false)
{
while(true)
sell();
}
else
{
while(true)
{ //同步方法利用的是this所代表的对象的锁
synchronized(this) //采用同步后 显示正确 此方法两步 声明Thread对象 用synchronized把原方法括起来
{ //这里换th为this
///*
if(tickets> )
{
try
{
Thread sleep( );
}
catch(Exception e)
{
e printStackTrace();
}
System out println( th +Thread currentThread() getName()+ sell tickets: +tickets);
tickets ;
}
//*/
}
}
}
}
public synchronized void sell() //每个class也有一个锁 是这个class所对应的class对象的锁(监视器)
{
if(tickets> )
{
try
{
Thread sleep( );
}
catch(Exception e)
{
e printStackTrace();
}
System out println( sell +Thread currentThread() getName()+ sell tickets: +tickets);
tickets ;
}
}
}
————————————————————————————————————————
———————————TestWN java————————————————————
class Test
{
public static void main(String[] args)
{
Queue q=new Queue();
Producer p=new Producer(q);
Consumer c=new Consumer(q);
p start();
c start();
}
}
class Producer extends Thread
{
Queue q;
Producer(Queue q)
{
this q=q;
}
public void run()
{
for(int i= ;i< ;i++)
{
q put(i);
System out println( Producer put: +i);
}
}
}
class Consumer extends Thread
{
Queue q;
Consumer(Queue q)
{
this q=q;
}
public void run()
{
while(true)
{
System out println( Consumer get: +q get());
}
}
}
class Queue //wait notify 方法必须用在同步方法中 要加上关键字synchronized
{
int value;
boolean bFull=false;
public synchronized void put(int i)
{
if(!bFull)
{
value=i;
bFull=true;
notify();
}
try
{
wait();
}
catch(Exception e)
{
e printStackTrace();
}
}
public synchronized int get()
{
if(!bFull)
{
try
{
wait();
}
catch(Exception e)
{
e printStackTrace();
}
}
bFull=false;
notify();
return value;
}
}
————————————————————————————————————
————————————TestThread java———————————————————————
class TestThread
{
public static void main(String[] args)
{
Thread t =new Thread ();
t start();
int index= ;
while(true)
{
if(index++== )
{
t stopThread();
t interrupt(); //让线程 终止
break;
}
System out println(Thread currentThread() getName());
}
System out println( main() exit );
}
}
class Thread extends Thread
{
private boolean bStop=false;
public synchronized void run()
{
while(!bStop)
{
try
{
wait(); //加入wait后 main线程结束时 程序还未终止 原因是Thread 的线程调用wait方法 进入对象的等待队列中 需要notify方法将它唤醒
}
catch(Exception e)
{
//e printStackTrace();
if(bStop)
return;
}
System out println(getName());
}
}
public void stopThread()
{
bStop=true;
}
}
lishixinzhi/Article/program/Java/gj/201311/27407
java 多线程怎么深入?
停止线程意味着在线程执行完之前停止正在做的操作,即立刻放弃当前的操作,
当调用Object的wait()、notify()、notifyAll()时,如果当前线程没有获得该对象锁,则会抛出IllegalMonitorStateException异常。 如果一个方法申明为synchronized,则等同于在这个方法上调用synchronized(this)。
并发与并行
并行,表示两个线程同时做事情。
并发,表示一会做这个事情,一会做另一个事情,存在着调度。单核 CPU 不可能存在并行(微观上)。
临界区
临界区用来表示一种公共资源或者说是共享数据,可以被多个线程使用。但是每一次,只能有一个线程使用它,一旦临界区资源被占用,其他线程要想使用这个资源,就必须等待。
阻塞与非阻塞
阻塞和非阻塞通常用来形容多线程间的相互影响。比如一个线程占用了临界区资源,那么其它所有需要这个资源的线程就必须在这个临界区中进行等待,等待会导致线程挂起。这种情况就是阻塞。
此时,如果占用资源的线程一直不愿意释放资源,那么其它所有阻塞在这个临界区上的线程都不能工作。阻塞是指线程在操作系统层面被挂起。阻塞一般性能不好,需大约8万个时钟周期来做调度。
非阻塞则允许多个线程同时进入临界区。
死锁
死锁是进程死锁的简称,是指多个进程循环等待他方占有的资源而无限的僵持下去的局面。
活锁
假设有两个线程1、2,它们都需要资源 A/B,假设1号线程占有了 A 资源,2号线程占有了 B 资源;由于两个线程都需要同时拥有这两个资源才可以工作,为了避免死锁,1号线程释放了 A 资源占有锁,2号线程释放了 B 资源占有锁;此时 AB 空闲,两个线程又同时抢锁,再次出现上述情况,此时发生了活锁。
简单类比,电梯遇到人,一个进的一个出的,对面占路,两个人同时往一个方向让路,来回重复,还是堵着路。
如果线上应用遇到了活锁问题,恭喜你中奖了,这类问题比较难排查。
饥饿
饥饿是指某一个或者多个线程因为种种原因无法获得所需要的资源,导致一直无法执行。
线程的生命周期
在线程的生命周期中,它要经历创建、可运行、不可运行几种状态。
创建状态
当用 new 操作符创建一个新的线程对象时,该线程处于创建状态。
处于创建状态的线程只是一个空的线程对象,系统不为它分配资源。
可运行状态
执行线程的 start() 方法将为线程分配必须的系统资源,安排其运行,并调用线程体——run()方法,这样就使得该线程处于可运行状态(Runnable)。
这一状态并不是运行中状态(Running),因为线程也许实际上并未真正运行。
不可运行状态
当发生下列事件时,处于运行状态的线程会转入到不可运行状态:
调用了 sleep() 方法;
线程调用 wait() 方法等待特定条件的满足;
线程输入/输出阻塞;
返回可运行状态;
处于睡眠状态的线程在指定的时间过去后;
如果线程在等待某一条件,另一个对象必须通过 notify() 或 notifyAll() 方法通知等待线程条件的改变;
如果线程是因为输入输出阻塞,等待输入输出完成。
线程的优先级
线程优先级及设置
线程的优先级是为了在多线程环境中便于系统对线程的调度,优先级高的线程将优先执行。一个线程的优先级设置遵从以下原则:
线程创建时,子继承父的优先级;
线程创建后,可通过调用 setPriority() 方法改变优先级;
线程的优先级是1-10之间的正整数。
线程的调度策略
线程调度器选择优先级最高的线程运行。但是,如果发生以下情况,就会终止线程的运行:
线程体中调用了 yield() 方法,让出了对 CPU 的占用权;
线程体中调用了 sleep() 方法,使线程进入睡眠状态;
线程由于 I/O 操作而受阻塞;
另一个更高优先级的线程出现;
在支持时间片的系统中,该线程的时间片用完。
单线程创建方式
单线程创建方式比较简单,一般只有两种方式:继承 Thread 类和实现 Runnable 接口;这两种方式比较常用就不在 Demo 了,但是对于新手需要注意的问题有:
不管是继承 Thread 类还是实现 Runable 接口,业务逻辑是写在 run 方法里面,线程启动的时候是执行 start() 方法;
开启新的线程,不影响主线程的代码执行顺序也不会阻塞主线程的执行;
新的线程和主线程的代码执行顺序是不能够保证先后的;
对于多线程程序,从微观上来讲某一时刻只有一个线程在工作,多线程目的是让 CPU 忙起来;
通过查看 Thread 的源码可以看到,Thread 类是实现了 Runnable 接口的,所以这两种本质上来讲是一个;
PS:平时在工作中也可以借鉴这种代码结构,对上层调用来讲提供更多的选择,作为服务提供方核心业务归一维护
为什么要用线程池
通过上面的介绍,完全可以开发一个多线程的程序,为什么还要引入线程池呢。主要是因为上述单线程方式存在以下几个问题:
线程的工作周期:线程创建所需时间为 T1,线程执行任务所需时间为 T2,线程销毁所需时间为 T3,往往是 T1+T3 大于 T2,所有如果频繁创建线程会损耗过多额外的时间;
如果有任务来了,再去创建线程的话效率比较低,如果从一个池子中可以直接获取可用的线程,那效率会有所提高。所以线程池省去了任务过来,要先创建线程再去执行的过程,节省了时间,提升了效率;
线程池可以管理和控制线程,因为线程是稀缺资源,如果无限制的创建,不仅会消耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一的分配,调优和监控;
线程池提供队列,存放缓冲等待执行的任务。
大致总结了上述的几个原因,所以可以得出一个结论就是在平时工作中,如果要开发多线程程序,尽量要使用线程池的方式来创建和管理线程。
通过线程池创建线程从调用 API 角度来说分为两种,一种是原生的线程池,另外该一种是通过 Java 提供的并发包来创建,后者比较简单,后者其实是对原生的线程池创建方式做了一次简化包装,让调用者使用起来更方便,但道理都是一样的。所以搞明白原生线程池的原理是非常重要的。
ThreadPoolExecutor
通过 ThreadPoolExecutor 创建线程池,API 如下所示:
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue
workQueue);
先来解释下其中的参数含义(如果看的比较模糊可以大致有个印象,后面的图是关键)。
corePoolSize
核心池的大小。
在创建了线程池后,默认情况下,线程池中并没有任何线程,而是等待有任务到来才创建线程去执行任务,除非调用了 prestartAllCoreThreads() 或者 prestartCoreThread() 方法,从这两个方法的名字就可以看出,是预创建线程的意思,即在没有任务到来之前就创建 corePoolSize 个线程或者一个线程。默认情况下,在创建了线程池后,线程池中的线程数为0,当有任务来之后,就会创建一个线程去执行任务,当线程池中的线程数目达到 corePoolSize 后,就会把到达的任务放到缓存队列当中。
maximumPoolSize
线程池最大线程数,这个参数也是一个非常重要的参数,它表示在线程池中最多能创建多少个线程。
keepAliveTime
表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下,只有当线程池中的线程数大于 corePoolSize 时,keepAliveTime 才会起作用,直到线程池中的线程数不大于 corePoolSize,即当线程池中的线程数大于 corePoolSize 时,如果一个线程空闲的时间达到 keepAliveTime,则会终止,直到线程池中的线程数不超过 corePoolSize。
但是如果调用了 allowCoreThreadTimeOut(boolean) 方法,在线程池中的线程数不大于 corePoolSize 时,keepAliveTime 参数也会起作用,直到线程池中的线程数为0。
unit
参数 keepAliveTime 的时间单位。
workQueue
一个阻塞队列,用来存储等待执行的任务,这个参数的选择也很重要,会对线程池的运行过程产生重大影响,一般来说,这里的阻塞队列有以下这几种选择:ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue。
threadFactory
线程工厂,主要用来创建线程。
handler
表示当拒绝处理任务时的策略,有以下四种取值:
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出 RejectedExecutionException 异常;
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy:也是丢弃任务,但是不抛出异常;
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy:丢弃队列最前面的任务,然后重新尝试执行任务(重复此过程);
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy:由调用线程处理该任务。
上面这些参数是如何配合工作的呢?请看下图:
请点击输入图片描述
注意图上面的序号。
简单总结下线程池之间的参数协作分为以下几步:
线程优先向 CorePool 中提交;
在 Corepool 满了之后,线程被提交到任务队列,等待线程池空闲;
在任务队列满了之后 corePool 还没有空闲,那么任务将被提交到 maxPool 中,如果 MaxPool 满了之后执行 task 拒绝策略。
流程图如下:
请点击输入图片描述
image
以上就是原生线程池创建的核心原理。除了原生线程池之外并发包还提供了简单的创建方式,上面也说了它们是对原生线程池的一种包装,可以让开发者简单快捷的创建所需要的线程池。
Executors
newSingleThreadExecutor
创建一个线程的线程池,在这个线程池中始终只有一个线程存在。如果线程池中的线程因为异常问题退出,那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
newFixedThreadPool
创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程,直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变,如果某个线程因为执行异常而结束,那么线程池会补充一个新线程。
newCachedThreadPool
可根据实际情况,调整线程数量的线程池,线程池中的线程数量不确定,如果有空闲线程会优先选择空闲线程,如果没有空闲线程并且此时有任务提交会创建新的线程。在正常开发中并不推荐这个线程池,因为在极端情况下,会因为 newCachedThreadPool 创建过多线程而耗尽 CPU 和内存资源。
newScheduledThreadPool
此线程池可以指定固定数量的线程来周期性的去执行。比如通过 scheduleAtFixedRate 或者 scheduleWithFixedDelay 来指定周期时间。
PS:另外在写定时任务时(如果不用 Quartz 框架),最好采用这种线程池来做,因为它可以保证里面始终是存在活的线程的。
推荐使用 ThreadPoolExecutor 方式
在阿里的 Java 开发手册时有一条是不推荐使用 Executors 去创建,而是推荐去使用 ThreadPoolExecutor 来创建线程池。
这样做的目的主要原因是:使用 Executors 创建线程池不会传入核心参数,而是采用的默认值,这样的话我们往往会忽略掉里面参数的含义,如果业务场景要求比较苛刻的话,存在资源耗尽的风险;另外采用 ThreadPoolExecutor 的方式可以让我们更加清楚地了解线程池的运行规则,不管是面试还是对技术成长都有莫大的好处。
改了变量,其他线程可以立即知道。保证可见性的方法有以下几种:
volatile
加入 volatile 关键字的变量在进行汇编时会多出一个 lock 前缀指令,这个前缀指令相当于一个内存屏障,内存屏障可以保证内存操作的顺序。当声明为 volatile 的变量进行写操作时,那么这个变量需要将数据写到主内存中。
由于处理器会实现缓存一致性协议,所以写到主内存后会导致其他处理器的缓存无效,也就是线程工作内存无效,需要从主内存中重新刷新数据。
java多线程有几种实现方法?线程之间如何同步
Java多线程有两种实现方式:一种是继承Thread类,另一种是实现Runable接口,大同小异,推荐后者,因为实现接口的话这个类还可以实现别的接口和继承一个类,灵活性好,若继承Thread类之后,就无法继承其他类了。
至于实现同步,最简单的方法就是使用同步块,synchronized(){语句块}
当多个线程同时访问到同步语句块时,会由一个线程先获得对象锁,获取对象锁的线程执行完毕之后,释放锁,其他线程再次竞争锁,一个一个通过,不存在两个以上线程同时执行同步语句块的情况。
Java多线程实现方式主要有三种:1、继承Thread类。2、实现Runnable接口。3、使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的多线程。其中前两种方式线程执行完后都没有返回值,只有最后一种是带返回值的。
摘自:http://blog.csdn.net/aboy123/article/details/38307539
详细见:http://blog.csdn.net/aboy123/article/details/38307539
1,集成Thread类
2,实现Runable接口
3,利用Java线程池ThreadPoolExecutor
同步:
1,锁机制,synchronized,Lock,分布式锁;
2,JMS消息;
3,事件
4,全局变量
两种。一种继承Thread类,一种实现Runnable接口.
synchronized关键字实现同步
三种哦
main
Runnable
Thread
三种方法
线程之间同步 方法加上同步锁即可
我并不是复制的 !!!
一、为什么要线程同步
因为当我们有多个线程要同时访问一个变量或对象时,如果这些线程中既有读又有写操作时,就会导致变量值或对象的状态出现混乱,从而导致程序异常。举个例子,如果一个银行账户同时被两个线程操作,一个取100块,一个存钱100块。假设账户原本有0块,如果取钱线程和存钱线程同时发生,会出现什么结果呢?取钱不成功,账户余额是100.取钱成功了,账户余额是0.那到底是哪个呢?很难说清楚。因此多线程同步就是要解决这个问题。
二、不同步时的代码
Bank.Java
package threadTest;/** * @author ww * */public class Bank { private int count =0;//账户余额 //存钱 public void addMoney(int money){ count +=money; System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进:"+money); } //取钱 public void subMoney(int money){ if(count-money < 0){ System.out.println("余额不足"); return; } count -=money; System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出:"+money); } //查询 public void lookMoney(){ System.out.println("账户余额:"+count); }}SyncThreadTest.java
package threadTest;public class SyncThreadTest { public static void main(String args[]){ final Bank bank=new Bank(); Thread tadd=new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub while(true){ try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } bank.addMoney(100); bank.lookMoney(); System.out.println("\n"); } } }); Thread tsub = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub while(true){ bank.subMoney(100); bank.lookMoney(); System.out.println("\n"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } }); tsub.start(); tadd.start(); } }余额不足账户余额:0余额不足账户余额:1001380054存进:100账户余额:1001380054存进:100账户余额:1001380054取出:100账户余额:1001380055存进:100账户余额:1001380055取出:100账户余额:100三、使用同步时的代码
(1)同步方法:
即有synchronized关键字修饰的方法。 由于java的每个对象都有一个内置锁,当用此关键字修饰方法时,内置锁会保护整个方法。在调用该方法前,需要获得内置锁,否则就处于阻塞状态。
修改后的Bank.java
package threadTest;/** * @author ww * */public class Bank { private int count =0;//账户余额 //存钱 public synchronized void addMoney(int money){ count +=money; System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进:"+money); } //取钱 public synchronized void subMoney(int money){ if(count-money < 0){ System.out.println("余额不足"); return; } count -=money; System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出:"+money); } //查询 public void lookMoney(){ System.out.println("账户余额:"+count); }}再看看运行结果:
余额不足账户余额:0余额不足账户余额:01380080存进:100账户余额:1001380080取出:100账户余额:01380080存进:100账户余额:1001380081取出:100账户余额:0瞬间感觉可以理解了吧。
注: synchronized关键字也可以修饰静态方法,此时如果调用该静态方法,将会锁住整个类
(2)同步代码块
即有synchronized关键字修饰的语句块。被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁,从而实现同步
Bank.java代码如下:
package threadTest;/** * @author ww * */public class Bank { private int count =0;//账户余额 //存钱 public void addMoney(int money){ synchronized (this) { count +=money; } System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进:"+money); } //取钱 public void subMoney(int money){ synchronized (this) { if(count-money < 0){ System.out.println("余额不足"); return; } count -=money; } System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出:"+money); } //查询 public void lookMoney(){ System.out.println("账户余额:"+count); }}运行结果如下:
余额不足 账户余额:0 1380099存进:100 账户余额:100 1380000取出:100 账户余额:0 1380099存进:100 账户余额:100效果和方法一差不多。
注:同步是一种高开销的操作,因此应该尽量减少同步的内容。通常没有必要同步整个方法,使用synchronized代码块同步关键代码即可。
(3)使用特殊域变量(volatile)实现线程同步
a.volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制b.使用volatile修饰域相当于告诉虚拟机该域可能会被其他线程更新c.因此每次使用该域就要重新计算,而不是使用寄存器中的值d.volatile不会提供任何原子操作,它也不能用来修饰final类型的变量
Bank.java代码如下:
package threadTest;/** * @author ww * */public class Bank { private volatile int count = 0;// 账户余额 // 存钱 public void addMoney(int money) { count += money; System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进:" + money); } // 取钱 public void subMoney(int money) { if (count - money < 0) { System.out.println("余额不足"); return; } count -= money; System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出:" + money); } // 查询 public void lookMoney() { System.out.println("账户余额:" + count); }}运行效果怎样呢?
余额不足账户余额:0余额不足账户余额:1001380059存进:100账户余额:1001380060取出:100账户余额:01380061存进:100账户余额:100是不是又看不懂了,又乱了。这是为什么呢?就是因为volatile不能保证原子操作导致的,因此volatile不能代替synchronized。此外volatile会组织编译器对代码优化,因此能不使用它就不适用它吧。它的原理是每次要线程要访问volatile修饰的变量时都是从内存中读取,而不是存缓存当中读取,因此每个线程访问到的变量值都是一样的。这样就保证了同步。
(4)使用重入锁实现线程同步
在JavaSE5.0中新增了一个java.util.concurrent包来支持同步。ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁, 它与使用synchronized方法和快具有相同的基本行为和语义,并且扩展了其能力。ReenreantLock类的常用方法有:ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例lock() : 获得锁unlock() : 释放锁注:ReentrantLock()还有一个可以创建公平锁的构造方法,但由于能大幅度降低程序运行效率,不推荐使用 Bank.java代码修改如下:
package threadTest;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/** * @author ww * */public class Bank { private int count = 0;// 账户余额 //需要声明这个锁 private Lock lock = new ReentrantLock(); // 存钱 public void addMoney(int money) { lock.lock();//上锁 try{ count += money; System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进:" + money); }finally{ lock.unlock();//解锁 } } // 取钱 public void subMoney(int money) { lock.lock(); try{ if (count - money < 0) { System.out.println("余额不足"); return; } count -= money; System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出:" + money); }finally{ lock.unlock(); } } // 查询 public void lookMoney() { System.out.println("账户余额:" + count); }}运行效果怎么样呢?
余额不足账户余额:0余额不足账户余额:01380034存进:100账户余额:1001380035存进:100账户余额:2001380054取出:100账户余额:100效果和前两种方法差不多。
如果synchronized关键字能满足用户的需求,就用synchronized,因为它能简化代码 。如果需要更高级的功能,就用ReentrantLock类,此时要注意及时释放锁,否则会出现死锁,通常在finally代码释放锁
(5)使用局部变量实现线程同步
Bank.java代码如下:
package threadTest;/** * @author ww * */public class Bank { private static ThreadLocal
count = new ThreadLocal
(){ @Override protected Integer initialValue() { // TODO Auto-generated method stub return 0; } }; // 存钱 public void addMoney(int money) { count.set(count.get()+money); System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进:" + money); } // 取钱 public void subMoney(int money) { if (count.get() - money < 0) { System.out.println("余额不足"); return; } count.set(count.get()- money); System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出:" + money); } // 查询 public void lookMoney() { System.out.println("账户余额:" + count.get()); }}运行效果:
余额不足账户余额:0余额不足账户余额:01380039存进:100账户余额:100余额不足1380040存进:100账户余额:0账户余额:200余额不足账户余额:01380041存进:100账户余额:300看了运行效果,一开始一头雾水,怎么只让存,不让取啊?看看ThreadLocal的原理:
如果使用ThreadLocal管理变量,则每一个使用该变量的线程都获得该变量的副本,副本之间相互独立,这样每一个线程都可以随意修改自己的变量副本,而不会对其他线程产生影响。现在明白了吧,原来每个线程运行的都是一个副本,也就是说存钱和取钱是两个账户,知识名字相同而已。所以就会发生上面的效果。
ThreadLocal与同步机制 a.ThreadLocal与同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题
b.前者采用以"空间换时间"的方法,后者采用以"时间换空间"的方式
电脑培训分享Java并发编程:核心理论
并发编程是Java程序员最重要的技能之一,也是最难掌握的一种技能。它要求编程者对计算机最底层的运作原理有深刻的理解,同时要求编程者逻辑清晰、思维缜密,这样才能写出高效、安全、可靠的多线程并发程序。电脑培训发现本系列会从线程间协调的方式(wait、notify、notifyAll)、Synchronized及Volatile的本质入手,详细解释JDK为我们提供的每种并发工具和底层实现机制。在此基础上,我们会进一步分析java.util.concurrent包的工具类,包括其使用方式、实现源码及其背后的原理。本文是该系列的第一篇文章,是这系列中最核心的理论部分,之后的文章都会以此为基础来分析和解释。
关于java并发编程及实现原理,还可以查阅《Java并发编程:Synchronized及其实现原理》。
一、共享性
数据共享性是线程安全的主要原因之一。如果所有的数据只是在线程内有效,那就不存在线程安全性问题,这也是我们在编程的时候经常不需要考虑线程安全的主要原因之一。但是,在多线程编程中,数据共享是不可避免的。最典型的场景是数据库中的数据,为了保证数据的一致性,我们通常需要共享同一个数据库中数据,即使是在主从的情况下,访问的也同一份数据,主从只是为了访问的效率和数据安全,而对同一份数据做的副本。我们现在,通过一个简单的示例来演示多线程下共享数据导致的问题。
二、互斥性
资源互斥是指同时只允许一个访问者对其进行访问,具有唯一性和排它性。我们通常允许多个线程同时对数据进行读操作,但同一时间内只允许一个线程对数据进行写操作。所以我们通常将锁分为共享锁和排它锁,也叫做读锁和写锁。如果资源不具有互斥性,即使是共享资源,我们也不需要担心线程安全。例如,对于不可变的数据共享,所有线程都只能对其进行读操作,所以不用考虑线程安全问题。但是对共享数据的写操作,一般就需要保证互斥性,上述例子中就是因为没有保证互斥性才导致数据的修改产生问题。
Java 如何同步顺序执行多个线程
这个要分段来实现, 第一步是让线程同步,第二部是让线程有顺序。
同步:我们可以用synchronized来解决。
Java线程同步原理: java会为每个object对象分配一个monitor,当某个对象的同步方法(synchronized methods )被多个线程调用时,该对象的monitor将负责处理这些访问的并发独占要求。
当一个线程调用一个对象的同步方法时,JVM会检查该对象的monitor。如果monitor没有被占用,那么这个线程就得到了monitor的占有权,可以继续执行该对象的同步方法;如果monitor被其他线程所占用,那么该线程将被挂起,直到monitor被释放。
当线程退出同步方法调用时,该线程会释放monitor,这将允许其他等待的线程获得monitor以使对同步方法的调用执行下去。就像下面这样:
public void test() {
synchronized (this) {
//做一些事
//这里只会有一个线程来调用该方法,因为只有一个this对象作为资源分配给该线程
}
}
顺序:我们可以用List来解决,因为它是有序的。我们只需要将要执行的线程放入到List中
上代码:
/**
* 让多个线程同步顺序执行的线程管理器
* @author bianrx
* @date 2012.1.18
* SynchronizedRunMultiThread
*/
public class SyncManager {
/**
* 待执行的线程集合,注意这里必须是Runnable接口类型,下面会解释
*/
private List
runnableList;
public SyncManager(){}
public SyncManager(List
runnableList) {
this.runnableList = runnableList;
}
public void setRunnable(List
runnableList) {
this.runnableList = runnableList;
}
public void run() {
//遍历代执行的线程集合
for(Runnable runnable: runnableList) {
runThread(runnable);
}
}
/**
* 按顺序同步执行多个线程
* @author bianrx
* @date 2012.1.18
* @param runnable
*/
private void runThread(Runnable runnable) {
synchronized (this) {
runnable.run();//这里需要注意的是:必须调用run方法,因为如果你调用了start方法,线程只会向JVM请求资源,但是未必就执行其中的run。
//这个方法是同步的,所以当前只有一个线程占用了this对象。
}
}
}
java线程原理
对的
CPU在一个时间点是只能执行一个线程的 由于CPU速度很快 看起来多线程好像在同一时间执行
至于谁先执行 则这两个线程需要抢CPU的"时间片" 谁抢到了谁先执行 且只执行一次 执行结束后他们再次去抢时间片
首先你这两个线程都是永不停止的
在电脑操作系统内部,有个东西叫readyList。当t2.start(); t3.start(); 执行后,这两个线程以及main线程(3个线程)都被放入了readyList。
之后你可以这么理解,假设这三个线程的priority(优先级别)是一样的,每个线程只准执行万分之一秒,然后readyList的scheduler就来管了:线程1,你的时间到了,给我滚回readyList里去。下个线程准备
有关java更多线程,可以在oracle网站上找哦,我在这里学到了很多东西。
参考资料:http://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/concurrency/runthread.html
Java多线程程序设计入门
在Java语言产生前 传统的程序设计语言的程序同一时刻只能单任务操作 效率非常低 例如程序往往在接收数据输入时发生阻塞 只有等到程序获得数据后才能继续运行 随着Internet的迅猛发展 这种状况越来越不能让人们忍受 如果网络接收数据阻塞 后台程序就处于等待状态而不继续任何操作 而这种阻塞是经常会碰到的 此时CPU资源被白白的闲置起来 如果在后台程序中能够同时处理多个任务 该多好啊!应Internet技术而生的Java语言解决了这个问题 多线程程序是Java语言的一个很重要的特点 在一个Java程序中 我们可以同时并行运行多个相对独立的线程 例如 我们如果创建一个线程来进行数据输入输出 而创建另一个线程在后台进行其它的数据处理 如果输入输出线程在接收数据时阻塞 而处理数据的线程仍然在运行 多线程程序设计大大提高了程序执行效率和处理能力
线程的创建
我们知道Java是面向对象的程序语言 用Java进行程序设计就是设计和使用类 Java为我们提供了线程类Thread来创建线程 创建线程与创建普通的类的对象的操作是一样的 而线程就是Thread类或其子类的实例对象 下面是一个创建启动一个线程的语句 Thread thread =new Thread(); file://声明一个对象实例 即创建一个线程 Thread run(); file://用Thread类中的run()方法启动线程
从这个例子 我们可以通过Thread()构造方法创建一个线程 并启动该线程 事实上 启动线程 也就是启动线程的run()方法 而Thread类中的run()方法没有任何操作语句 所以这个线程没有任何操作 要使线程实现预定功能 必须定义自己的run()方法 Java中通常有两种方式定义run()方法
通过定义一个Thread类的子类 在该子类中重写run()方法 Thread子类的实例对象就是一个线程 显然 该线程有我们自己设计的线程体run()方法 启动线程就启动了子类中重写的run()方法
通过Runnable接口 在该接口中定义run()方法的接口 所谓接口跟类非常类似 主要用来实现特殊功能 如复杂关系的多重继承功能 在此 我们定义一个实现Runnable() 接口的类 在该类中定义自己的run()方法 然后以该类的实例对象为参数调用Thread类的构造方法来创建一个线程
线程被实际创建后处于待命状态 激活(启动)线程就是启动线程的run()方法 这是通过调用线程的start()方法来实现的
下面一个例子实践了如何通过上述两种方法创建线程并启动它们
// 通过Thread类的子类创建的线程
class thread extends Thread { file://自定义线程的run()方法 public void run() { System out println( Thread is running… ); } } file://通过Runnable接口创建的另外一个线程 class thread implements Runnable { file://自定义线程的run()方法 public void run() { System out println( Thread is running… ); } } file://程序的主类 class Multi_Thread file://声明主类 { plubic static void mail(String args[]) file://声明主方法 { thread threadone=new thread (); file://用Thread类的子类创建线程 Thread threado=new Thread(new thread ()); file://用Runnable接口类的对象创建线程 threadone start(); threado start(); file://strat()方法启动线程 } }
运行该程序就可以看出 线程threadone和threado交替占用CPU 处于并行运行状态 可以看出 启动线程的run()方法是通过调用线程的start()方法来实现的(见上例中主类) 调用start()方法启动线程的run()方法不同于一般的调用方法 调用一般方法时 必须等到一般方法执行完毕才能够返回start()方法 而启动线程的run()方法后 start()告诉系统该线程准备就绪可以启动run()方法后 就返回start()方法执行调用start()方法语句下面的语句 这时run()方法可能还在运行 这样 线程的启动和运行并行进行 实现了多任务操作
线程的优先级
对于多线程程序 每个线程的重要程度是不尽相同 如多个线程在等待获得CPU时间时 往往我们需要优先级高的线程优先抢占到CPU时间得以执行 又如多个线程交替执行时 优先级决定了级别高的线程得到CPU的次数多一些且时间多长一些 这样 高优先级的线程处理的任务效率就高一些
Java中线程的优先级从低到高以整数 ~ 表示 共分为 级 设置优先级是通过调用线程对象的setPriority()方法 如上例中 设置优先级的语句为
thread threadone=new thread (); file://用Thread类的子类创建线程
Thread threado=new Thread(new thread ()); file://用Runnable接口类的对象创建线程
threadone setPriority( ); file://设置threadone的优先级
threado setPriority( ); file://设置threado的优先级
threadone start(); threado start(); file://strat()方法启动线程
这样 线程threadone将会优先于线程threado执行 并将占有更多的CPU时间 该例中 优先级设置放在线程启动前 也可以在启动后进行设置 以满足不同的优先级需求
线程的(同步)控制
一个Java程序的多线程之间可以共享数据 当线程以异步方式访问共享数据时 有时候是不安全的或者不和逻辑的 比如 同一时刻一个线程在读取数据 另外一个线程在处理数据 当处理数据的线程没有等到读取数据的线程读取完毕就去处理数据 必然得到错误的处理结果 这和我们前面提到的读取数据和处理数据并行多任务并不矛盾 这儿指的是处理数据的线程不能处理当前还没有读取结束的数据 但是可以处理其它的数据
如果我们采用多线程同步控制机制 等到第一个线程读取完数据 第二个线程才能处理该数据 就会避免错误 可见 线程同步是多线程编程的一个相当重要的技术
在讲线程的同步控制前我们需要交代如下概念
用Java关键字synchonized同步对共享数据操作的方法
在一个对象中 用synchonized声明的方法为同步方法 Java中有一个同步模型 监视器 负责管理线程对对象中的同步方法的访问 它的原理是 赋予该对象唯一一把 钥匙 当多个线程进入对象 只有取得该对象钥匙的线程才可以访问同步方法 其它线程在该对象中等待 直到该线程用wait()方法放弃这把钥匙 其它等待的线程抢占该钥匙 抢占到钥匙的线程后才可得以执行 而没有取得钥匙的线程仍被阻塞在该对象中等待
file://声明同步的一种方式 将方法声明同步
class store { public synchonized void store_in() { … } public synchonized void store_out() { … } } 利用wait() notify()及notifyAll()方法发送消息实现线程间的相互联系
Java程序中多个线程通过消息来实现互动联系的 这几种方法实现了线程间的消息发送 例如定义一个对象的synchonized 方法 同一时刻只能够有一个线程访问该对象中的同步方法 其它线程被阻塞 通常可以用notify()或notifyAll()方法唤醒其它一个或所有线程 而使用wait()方法来使该线程处于阻塞状态 等待其它的线程用notify()唤醒
一个实际的例子就是生产和销售 生产单元将产品生产出来放在仓库中 销售单元则从仓库中提走产品 在这个过程中 销售单元必须在仓库中有产品时才能提货 如果仓库中没有产品 则销售单元必须等待
程序中 假如我们定义一个仓库类store 该类的实例对象就相当于仓库 在store类中定义两个成员方法 store_in() 用来模拟产品制造者往仓库中添加产品 strore_out()方法则用来模拟销售者从仓库中取走产品 然后定义两个线程类 customer类 其中的run()方法通过调用仓库类中的store_out()从仓库中取走产品 模拟销售者 另外一个线程类producer中的run()方法通过调用仓库类中的store_in()方法向仓库添加产品 模拟产品制造者 在主类中创建并启动线程 实现向仓库中添加产品或取走产品
如果仓库类中的store_in() 和store_out()方法不声明同步 这就是个一般的多线程 我们知道 一个程序中的多线程是交替执行的 运行也是无序的 这样 就可能存在这样的问题
仓库中没有产品了 销售者还在不断光顾 而且还不停的在 取 产品 这在现实中是不可思义的 在程序中就表现为负值 如果将仓库类中的stroe_in()和store_out()方法声明同步 如上例所示 就控制了同一时刻只能有一个线程访问仓库对象中的同步方法 即一个生产类线程访问被声明为同步的store_in()方法时 其它线程将不能够访问对象中的store_out()同步方法 当然也不能访问store_in()方法 必须等到该线程调用wait()方法放弃钥匙 其它线程才有机会访问同步方法
lishixinzhi/Article/program/Java/gj/201311/27683
java中是单进程多线程还是多进程多线程
肯定多线程使用多啊,同进程的多个线程之间关系比较紧密,容易相互通讯和交换数据,也便于管理,相互的影响也比较大。多进程独立性强,相互影响较小,适合于独立工作,对于多个进程都要使用的代码,可以做成DLL的形式,避免浪费资源。
线程和进程都是现在电脑概念里比较时髦的用语,什么是多线程,什么是多进程?本文详细的给您介绍一下,希望能增进您对当代电脑技术的了解,有不到之处,还往高手予以更正。进程(英语:Process,中国大陆译作进程,台湾译作行程)是计算机中已运行程序的实体。进程本身不会运行,是线程的容器。程序本身只是指令的集合,进程才是程序(那些指令)的真正运行。若干进程有可能与同一个程序相关系,且每个进程皆可以同步(循序)或不同步(平行)的方式独立运行。进程为现今分时系统的基本运作单位线程(英语:thread,台湾译为运行绪),操作系统技术中的术语,是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包涵在进程之中,一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。在UnixSystemV及SunOS中也被称为轻量进程(lightweightprocesses),但轻量进程指内核线程(kernelthread),而把用户线程(userthread)称为线程。线程是独立调度和分派的基本单位。线程可以操作系统内核调度的内核线程,如Win32线程;由用户进程自行调度的用户线程,如LinuxPortableThread;或者由内核与用户进程,如Windows7的线程,进行混合调度。同一进程中的多条线程将共享该进程中的全部系统资源,如虚拟地址空间,文件描述符和信号处理等等。但同一进程中的多个线程有各自的调用栈(callstack),自己的寄存器环境(registercontext),自己的线程本地存储(thread-localstorage)。一个进程可以有很多线程,每条线程并行执行不同的任务。在多核或多CPU,或支持Hyper-threading的CPU上使用多线程程序设计的好处是显而易见,即提高了程序的执行吞吐率。在单CPU单核的计算机上,使用多线程技术,也可以把进程中负责IO处理、人机交互而常备阻塞的部分与密集计算的部分分开来执行,编写专门的workhorse线程执行密集计算,从而提高了程序的执行效率进程是资源分配的最小单位,线程是CPU调度的最小单位。线程和进程的区别在于,子进程和父进程有不同的代码和数据空间,而多个线程则共享数据空间,每个线程有自己的执行堆栈和程序计数器为其执行上下文.多线程主要是为了节约CPU时间,发挥利用,根据具体情况而定.线程的运行中需要使用计算机的内存资源和CPU。多进程:进程是程序在计算机上的一次执行活动。当你运行一个程序,你就启动了一个进程。显然,程序是死的(静态的),进程是活的(动态的)。进程可以分为系统进程和用户进程。凡是用于完成操作系统的各种功能的进程就是系统进程,它们就是处于运行状态下的操作系统本身;所有由用户启动的进程都是用户进程。进程是操作系统进行资源分配的单位。进程又被细化为线程,也就是一个进程下有多个能独立运行的更小的单位。在同一个时间里,同一个计算机系统中如果允许两个或两个以上的进程处于运行状态,这便是多任务。现代的操作系统几乎都是多任务操作系统,能够同时管理多个进程的运行。多任务带来的好处是明显的,比如你可以边听mp3边上网,与此同时甚至可以将下载的文档打印出来,而这些任务之间丝毫不会相互干扰。那么这里就涉及到并行的问题,俗话说,一心不能二用,这对计算机也一样,原则上一个CPU只能分配给一个进程,以便运行这个进程。我们通常使用的计算机中只有一个CPU,也就是说只有一颗心,要让它一心多用,同时运行多个进程,就必须使用并发技术。实现并发技术相当复杂,最容易理解的是“时间片轮转进程调度算法”,它的思想简单介绍如下:在操作系统的管理下,所有正在运行的进程轮流使用CPU,每个进程允许占用CPU的时间非常短(比如10毫秒),这样用户根本感觉不出来CPU是在轮流为多个进程服务,就好象所有的进程都在不间断地运行一样。但实际上在任何一个时间内有且仅有一个进程占有CPU。如果一台计算机有多个CPU,情况就不同了,如果进程数小于CPU数,则不同的进程可以分配给不同的CPU来运行,这样,多个进程就是真正同时运行的,这便是并行。但如果进程数大于CPU数,则仍然需要使用并发技术。进行CPU分配是以线程为单位的,一个进程可能由多个线程组成,这时情况更加复杂,但简单地说,有如下关系:总线程数CPU数量:并发运行并行运行的效率显然高于并发运行,所以在多CPU的计算机中,多任务的效率比较高。但是,如果在多CPU计算机中只运行一个进程(线程),就不能发挥多CPU的优势。这里涉及到多任务操作系统的问题,多任务操作系统(如Windows)的基本原理是:操作系统将CPU的时间片分配给多个线程,每个线程在操作系统指定的时间片内完成(注意,这里的多个线程是分属于不同进程的).操作系统不断的从一个线程的执行切换到另一个线程的执行,如此往复,宏观上看来,就好像是多个线程在一起执行.由于这多个线程分属于不同的进程,因此在我们看来,就好像是多个进程在同时执行,这样就实现了多任务多线程:在计算机编程中,一个基本的概念就是同时对多个任务加以控制。许多程序设计问题都要求程序能够停下手头的工作,改为处理其他一些问题,再返回主进程。可以通过多种途径达到这个目的。最开始的时候,那些掌握机器低级语言的程序员编写一些“中断服务例程”,主进程的暂停是通过硬件级的中断实现的。尽管这是一种有用的方法,但编出的程序很难移植,由此造成了另一类的代价高昂问题。中断对那些实时性很强的任务来说是很有必要的。但对于其他许多问题,只要求将问题划分进入独立运行的程序片断中,使整个程序能更迅速地响应用户的请求。最开始,线程只是用于分配单个处理器的处理时间的一种工具。但假如操作系统本身支持多个处理器,那么每个线程都可分配给一个不同的处理器,真正进入“并行运算”状态。从程序设计语言的角度看,多线程操作最有价值的特性之一就是程序员不必关心到底使用了多少个处理器。程序在逻辑意义上被分割为数个线程;假如机器本身安装了多个处理器,那么程序会运行得更快,毋需作出任何特殊的调校。根据前面的论述,大家可能感觉线程处理非常简单。但必须注意一个问题:共享资源!如果有多个线程同时运行,而且它们试图访问相同的资源,就会遇到一个问题。举个例子来说,两个线程不能将信息同时发送给一台打印机。为解决这个问题,对那些可共享的资源来说(比如打印机),它们在使用期间必须进入锁定状态。所以一个线程可将资源锁定,在完成了它的任务后,再解开(释放)这个锁,使其他线程可以接着使用同样的资源。多线程是为了同步完成多项任务,不是为了提高运行效率,而是为了提高资源使用效率来提高系统的效率。线程是在同一时间需要完成多项任务的时候实现的。一个采用了多线程技术的应用程序可以更好地利用系统资源。其主要优势在于充分利用了CPU的空闲时间片,可以用尽可能少的时间来对用户的要求做出响应,使得进程的整体运行效率得到较大提高,同时增强了应用程序的灵活性。更为重要的是,由于同一进程的所有线程是共享同一内存,所以不需要特殊的数据传送机制,不需要建立共享存储区或共享文件,从而使得不同任务之间的协调操作与运行、数据的交互、资源的分配等问题更加易于解决。进程间通信(IPC,Inter-ProcessCommunication),指至少两个进程或线程间传送数据或信号的一些技术或方法。进程是计算机系统分配资源的最小单位。每个进程都有自己的一部分独立的系统资源,彼此是隔离的。为了能使不同的进程互相访问资源并进行协调工作,才有了进程间通信。这些进程可以运行在同一计算机上或网络连接的不同计算机上。进程间通信技术包括消息传递、同步、共享内存和远程过程调用。