👌 棒棒有言:生活充满了起起落落。关键在于,在顶端时好好享受;在低谷时不失勇气。与其在风雨中逃避,不如在雷电中舞蹈,即便淋得透湿,也是领略生命的快意。我们最终都要远行,最终都要跟稚嫩的自己告别。也许路途有点艰辛,有点孤独,但熬过了痛苦,我们才能得以成长。
👌 本章简介:1.进程:一个进程 是 一个包含有自身地址的程序,每个独立执行的程序都称为进程。比如: 谷歌游览器 是一个进程,微信也是一个进程,Evernote 也是一个进程,正在操作系统中运行的 “。exe”(正在运行的应用程序)都可以理解为一个进程。
2.线程:进程中独立运行的子任务就是一个线程。像WeChat.exe运行的时候就有很多子任务在运行,比如聊天线程、好友视频线程、下载文件线程等等。
3.多线程:在程序中执行的多个线程,每个线程完成一个功能,并于其他的线程并发执行,这就是多线程系统可以分配每个进程一段有限的使用CPU的时间(CPU 时间片),CPU在短时间中执行某个进程,然后下一个时间片跳到另一个进程中去执行。由于CPU转换比较快,所以是的每一个进程好像是同时执行一样。
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一.认识进程和线程
(1)计算机的操作系统大多采用多任务和分时设计,多任务是指在一个操作系统中可以同时运行
多个程序。
(2)例如在使用QQ聊天的同时听音乐,即有多个独立运行的任务,每个任务对应一个进程,每个
进程又可以产生多个线程
1. 进程
(1)程序(Program)是对数据描述与操作的代码的集合,如Office中的Word、暴风影音等应用
程序。
(2)进程(Process)是程序的一次动态执行过程,它对应了从代码加载、执行至执行完毕的一
个完成过程,这个过程也是进程本身从产生、发展至消亡的过程。
(3)操作系统同时管理一个计算机系统中的多个进程,让计算机系统中的多个进程轮流使用CPU
资源,或者共享操作系统的其它资源。
(4)进程有如下特点:
-->进程是系统运行程序的基本单位。
-->每一个进程都有自己独立的一块内存空间、一组系统资源。
-->每一个进程的内部数据和状态都是完全独立的。
2. 线程
(1)线程是进程中执行运算的最小单位,一个进程在其执行过程中可以产生多个线程,而线程必
须在某个进程内执行。
(2)线程是进程内部的一个执行单元,是可完成一个独立任务的顺序控制流程,如果在一个进程
中同时运行了多个线程,用来完成不同的工作,则称之为多线程。
(3)线程按处理级别可以分为核心级线程和用户级线程。
--》核心级线程
-->核心级线程是和系统任务相关的线程,它负责处理不同进程之间的多个线程。
-->允许不同进程中的线程按照同一相对优先调度方法对线程进行调度,使它们有条不紊地工
作,可以发挥多处理器的并发优势,以充分利用计算机的软/硬件资源。
--》用户级线程
-->在开发程序时,由于程序的需要而编写的线程即用户级线程,这些线程的创建、执行和消亡都
是编写在应用程序时进行控制的。
-->对于用户级线程的切换,通常发生在一个应用程序的诸多线程之间,如迅雷中的多线程下载
就属于用户线程。
-->多线程可以改善用户体验。具有多个线程的进程能更好地表达和解决现实世界的具体问题,多
线程是计算机应用开发和程序设计的一项重要的实用技术。
(4)线程和进程既有联系又有区别:
--》一个进程中至少要有一个线程。
--》资源分配给进程,同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。
--》处理机分配给线程,即真正在处理机上运行的是线程。
3. 多线程的优势
--》多线程程序可以带来更好的用户体验,避免因程序执行过慢而导致计算机出现计算机死机或者
白屏的情况。
--》多线程程序可以最大限度地提高计算机系统的利用效率。如迅雷的多线程下载。
二.编写线程类
(1)每个程序至少自动拥有一个线程,称为主线程。
(2)当程序加载到内存时启动主线程
(3)Java程序中的public static void main()方法是主线程的入口,运行Java程序时,会先执行这
个方法。
(4)开发中,用户编写的线程一般都是指除了主线程之外的其他线程。
(5)使用一个线程的过程可以分为以下4个步骤:
第一步:定义一个线程,同时指明这个线程所要执行的代码,即期望完成的功能。
第二步:创建线程对象。
第三步:启动线程
第四部:终止线程。
public class MyThread extends Thread{ //重写run()方法public void run(){for(int i=1;i<100;i++){System.out.println( Thread.currentThread().getName()+":"+i);}}}public static void main(String[] args) {MyThread thread = new MyThread();thread.start(); //启动线程}
(6)定义一个线程类通常有两种方法,分别是继承java.lang.Thread类和实现java.lang.Runnable
接口。
1. 使用Thread类创建线程
--》Java提供了java.lang.Thread类支持多线程编程,该类提供了大量的方法来控制和操作线程,
常用方法如下:
--》创建线程时继承Thread类并重写Thread类中的run()方法。
--》Thread类的run()方法是线程要执行操作任务的方法,所以线程要执行的操作代码都需要写在
run()方法中,并通过调用start()方法来启动线程。
2. 使用Runnable接口创建线程
--》使用继承Thread类的方式创建线程简单明了,符合大家的习惯,但它有一个缺点,如果定义的
类已经继承了其他类则无法再继承Thread类。使用Runnable接口创建线程的方式可以解决上述问
题。
--》Runnable接口中声明了一个run()方法,即public void run()。
--》一个类可以通过实现Runnable接口并实现run()方法完成线程的所有活动,已实现的run()方法
称为该对象的线程体。
--》任何一个实现Runnable接口的对象都可以作为一个线程的目标对象。
(7)两种创建线程的方式有各自的特点和应用领域:
--》直接继承Thread类的方式编写简单,可以直接操作线程,适用于单重继承的情况;
--》实现Runnable接口的方式,当一个线程继承了另一个类时,就只能用实现Runnable接口的方
法来创建线程,
而且这种方式还可以使多个线程之间使用同一个Runnable对象。
三.线程状态和线程调度
一、线程的状态
(1)线程的生命周期可以分为4个阶段,即线程的4种状态,分别为新生状态、可运行状态、阻塞
状态和死亡状态。
(2)一个具有生命的线程,总是处于上述4种状态之一。
1. 新生状态(New Thread)
-->创建线程对象之后,尚未调用其start()方法之前,这个线程就有了生命,此时线程仅仅是一个空
对象,系统没有为其分配资源。此时只能启动和终止线程,任何其它操作都会引发异常。
2. 可运行状态(Runnable)
-->当调用了start()方法启动线程之后,系统为该线程分配除CPU外的所需资源,这个线程就有了运
行的机会,线程处于可运行的状态,在这个状态当中,该线程对象可能正在运行,也可能尚未运
行。
-->对于只有一个CPU的机器而言,任何时刻只能有一个处于可运行状态的线程占用处理机,获得
CPU资源,此时系统真正运行线程的run()方法。
public class MyRunnable implements Runnable{public void run(){for(int i=1;i<100;i++){System.out.println( Thread.currentThread().getName()+":"+i);}}}public static void main(String[] args) {MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();Thread myThread = new Thread(myRunnable);thread.start(); //启动线程}
3. 阻塞状态(Blocked)
-->一个正在运行的线程因某种原因不能继续运行时,进入阻塞状态。
-->阻塞状态是一种“不可运行”的状态,而处于这种状态的线程在得到一个特定的事件之后会转回可
运行状态。
-->导致一个线程被阻塞有以下原因:
--》调用了Thread类的静态方法sleep()。
--》一个线程执行到一个I/O操作时,如果I/O操作尚未完成,则线程将被阻塞。
--》如果一个线程的执行需要用一个对象的锁,而这个对象的锁正被别的线程占用,那么此线程被
阻塞。
--》线程的suspend()方法被调用而使线程被挂起时,线程进入阻塞状态。但suspend()容易导致死
锁,已经被JDK列为过期方法,基本不再使用。
-->处于阻塞状态的线程可以转回到可运行状态,例如,在调用sleep()方法之后,这个线程的睡眠
时间已经达到了指定的间隔,那么它就有可能重新回到可运行状态。或当一个线程等待的锁变得可
用的时候,那么这个线程也会从被阻塞的状态转入可运行状态。
4. 死亡状态(Dead)
-->一个线程的run()方法运行完毕、stop()方法被调用或者在运行过程中出现未捕获的异常时,线程
进入死亡状态。
二、线程调度
(1)当同一时刻有多个线程处于可运行状态,它们需要排队等待CPU资源,每个线程会自动获得
一个线程的优先级(Priority),优先级的高低反映线程的重要或紧急程度。
(2)可运行的线程按优先级排队,线程调度依据建立在优先级基础上的“先到先服务”原则。
(3)线程调度管理器负责线程排队和在线程间分配CPU,并按线程调度算法进行调度。当线程调
度管理器选中某个线程时,该线程获得CPU资源进入运行状态。
(4)线程调度是抢占式调度,即在当前线程执行过程中如果有一个更高优先级的线程进入可运行
状态,则这个更高优先级的线程立即被调度执行。
1. 线程优先级
-->线程的优先级用1~10表示,10表示优先级最高,默认值是5。
-->每个优先级对应一个Thread类的公用静态常量。
--》public static final int NORM_PRIORITY=5;
--》public static final int MIN_PRIORITY=1;
--》public static final int MAX_PRIORITY=10;
-->每个线程的优先级都介于Thread.MIN_PRIORITY和Thread.MAX_PRIORITY之间
-->线程的优先级可以通过setPriority(int grade)方法更改,此方法的参数表示要设置的优先级,它
必须是一个1-10之间的整数。
2. 实现线程调度的方法
-->join()方法
join()方法使当前线程暂停执行,等待调用该方法的线程结束后再继续执行本线程。它有3种重载
形式:
--》public final void join()
--》public final void join(long mills)
--》public final void join(long mills,int nanos)
public static void main(String[] args) { Thread temp = new Thread(new MyThread()); temp.start(); for(int i=0;i<20;i++){ if(i==5){ try {temp.join(); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); }} System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"运行:"+i); } //省略代码…}
-->sleep()方法
sleep()方法会让当前线程睡眠(停止执行)millis毫秒,线程由运行中的状态进入不可运行状
态,睡眠时间过后线程会再次进入可运行状态。语法结构如下:
--》public static void sleep(long millis)
-->yield()方法
yield()方法可让当前线程暂停执行,允许其它线程执行,但该线程仍处于可运行状态,并不变为
阻塞状态。此时,系统选择其他相同或更高优先级线程执行,若无其它相同或更高优先级线程,则
该线程继续执行。
public class MyThread implements Runnable{ public void run(){ for(int i=0;i<5;i++){ System.out.println(Thread.currentThread(). getName()+"正在运行:"+i); if(i==3){ System.out.print("线程礼让:"); Thread.yield(); } } }}
-->sleep()方法和yield()方法的区别
四. 线程同步和线程间的通信
一、线程同步的必要性
前面说的线程都是独立的,而且异步执行,也就是说每个线程都包含了运行时所需要的数据或方
法,而不需要外部资源或方法,也不必关心其它线程的状态或行为。
但是经常有一些同时运行的线程需要共享数据,此时就需要考虑其他线程的状态和行为,否则就不
能保证程序运行结果的正确性。
二、 实现线程同步
(1)当两个线程或多个线程需要访问同一资源时,需要以某种顺序来确保该资源在某一时刻只能
被一个线程使用的方式称为线程同步。
(2)采用同步来控制线程的执行有两种方式,即同步方法和同步代码块。这两种方式都使用
synchronized关键字实现。
1. 同步方法
-->通过在方法声明中加入synchronized关键字来声明同步方法。
-->使用synchronized修饰的方法控制对类成员变量的访问。每个类实例对应一把锁,方法一旦执
行,就独占该锁,直到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应每一个实例,其所有声明为synchronized的方法只能有一个处于
可执行状态,从而有效的避免了类成员变量的访问冲突。
-->同步方法的语法格式如下:
访问修饰符 synchronized 返回类型 方法名(){} 或者 synchronized 访问修饰符 返回类型 方法名(){}
--》synchronized是同步关键字
--》访问修饰符是指public、private等。
2. 同步代码块
-->同步代码块的语法格式如下:
synchronized(){
//需要同步访问控制的代码
}
-->synchronized块中的代码必须获得对象syncObject的锁,具体实现机制与同步方法一样。
-->由于同步代码块可以针对任意代码块,且可任意指定上锁的对象,故灵活性比较高。
3. 死锁
-->多线程在使用同步机制时,存在“死锁”的潜在危险。如果多个线程都处于等待状态而无法唤醒
时,就构成了死锁(DeadLock),此时处于等待状态的多个线程占用系统资源,但无法运行,因
此不会释放自身的资源。
-->在编程时应注意死锁问题,避免死锁的有效方法是:
线程因某个条件未满足而受阻,不能让其继续占有资源;
如果有多个对象需要互斥访问,应确定线程获得锁的顺序,并保证整个程序以相反的顺序释放锁。
三、线程间通信的必要性
在前面的介绍中,了解了多线程编程中使用同步机制的重要性,并介绍了如何通过同步来正确地访
问共享资源。这些线程之间是相互独立的,并不存在任何的依赖关系。
它们各自竞争CPU资源,互不相让,并且还无条件地阻止其他线程对共享资源的异步访问。然而,
有很多现实问题要求不仅要同步地访问同一共享资源,而且线程间还被彼此牵制,相互通信。
四、实现线程间通信
(1)Java提供了如下3个方法实现线程之间的通信:
--》wait()方法:调用wait()方法会挂起当前线程,并释放共享资源的锁。
--》notify()方法:调用任意对象的notify()方法会在因调用该对象的wait()而阻塞的线程中随机选择
一个线程解除阻塞,但要等到获得锁后才真正执行。
--》notifyAll()方法:调用了notifyAll()方法会将因调用该对象的wait()方法而阻塞的所有线程一次性
全部解除阻塞。
(2)wait()、notify()和notifyAll()这3个方法都是Object类中final方法,被所有的类继承且不允许重
写。这3个方法只能在同步方法或者同步代码块中使用,否则会抛出异常。
五.注解与多线程章节总结
java.lang包中提供了3种标准的注解类型,称为内建注解,分别是@Override注解、@Deprecated注解以及@SuppressWarnings注解。
java.lang.annotation包提供了4种元注解,用来修饰其他的注解定义。分别是@Target注解、@Retention注解、@Documented注解以及@Inherited注解。
线程是进程中执行运算的最小单位。一个进程在其执行过程中可以产生多个线程,而线程必须在某个进程内执行。
定义一个线程类通常由两种方法,分别是继承java.lang.Thread类和实现java.lang.Runnable接口。
线程有新生、可运行、阻塞、死亡4种状态。
线程的优先级用1~10表示,10表示优先级最高,默认值是5。每个优先级对应一个Thread类的公用静态常量。
使用join()方法、sleep()方法、yield()方法可以改变线程的状态。
线程同步有两种方式,即同步方法和同步代码块。这两种方式都使用synchronized关键字来实现。
Java提供了3个方法来实现线程之间的通信,即wait()方法、notify()方法和notifyAll()方法。
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