zl程序教程

您现在的位置是:首页 >  后端

当前栏目

java:多线程编程

2023-09-27 14:27:10 时间

基本概念

进程

进程:在操作系统中独立运行的程序,每运行一个程序就对应一个进程 process。
多进程:同时运行多个程序。

线程

线程:是进程内部的一个执行单元,用来执行应用程序中的一个功能 thread。
多线程:在一个应用程序中可以同时执行多个功能,例如迅雷中可以同时执行多个下载任务就是多线程。
特性:

  • 一个进程中可以包含多个线程,并且至少一个
  • 一个线程必须属于某个进程
  • 一个进程中的多个线程共享该进程中的所以资源

CPU时间片

对于单核CPU,在某个时间只能处理一个程序,那么为什么我们看到的是多个程序在同时运行呢?

CPU分配给各个程序的时间,称为时间片,即该进程允许运行时间(很短),从表面来看是同时运行,实际上CPU同一时间只执行了一个应用程序。

多线程编程的作用

多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的。

创建线程

  • 继承 Thread 类
  • 实现 runnable 接口
  • 通过 Callable 和 Future 创建线程

继承 Thread 类

实现 runnable 接口

通过 Callable 和 Future 创建线程

两种创建线程的区别

继承 Thread 类:

  • 线程执行的代码放在 Thread 类的子类 run 方法中
  • 无法再继承其他类

实现 runnable 接口 & 通过 Callable 和 Future 创建线程:

  • 线程执行的代码放在 runnable 接口的实现类的 run 方法中
  • 可以继承其他类,避免单继承的局限性
  • 适合多个相同程序代码的线程处理同一个资源(例如开两个线程同时卖100张票,不会出现分别卖100张票的情况)
  • 增强程序的健壮性

线程的生命周期

在这里插入图片描述

线程的优先级

每一个 Java 线程都有一个优先级,这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。

Java 线程的优先级是一个整数,其取值范围是 1 (Thread.MIN_PRIORITY ) - 10 (Thread.MAX_PRIORITY )。

默认情况下,每一个线程都会分配一个优先级 NORM_PRIORITY(5)。

具有较高优先级的线程对程序更重要,并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是,线程优先级不能保证线程执行的顺序,而且非常依赖于平台。

线程的生命周期的常用方法

Thread类的一些重要方法:

1 public void start()
使该线程开始执行;Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。
2 public void run()
如果该线程是使用独立的 Runnable 运行对象构造的,则调用该 Runnable 对象的 run 方法;否则,该方法不执行任何操作并返回。
3 public final void setName(String name)
改变线程名称,使之与参数 name 相同。
4 public final void setPriority(int priority)
更改线程的优先级。
5 public final void setDaemon(boolean on)
将该线程标记为守护线程或用户线程。
6 public final void join(long millisec)
等待该线程终止的时间最长为 millis 毫秒。
7 public void interrupt()
中断线程。
8 public final boolean isAlive()
测试线程是否处于活动状态。

上述方法是被Thread对象调用的。下面的方法是Thread类的静态方法。

1 public static void yield()
暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。
2 public static void sleep(long millisec)
在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行),此操作受到系统计时器和调度程序精度和准确性的影响。
3 public static boolean holdsLock(Object x)
当且仅当当前线程在指定的对象上保持监视器锁时,才返回 true。
4 public static Thread currentThread()
返回对当前正在执行的线程对象的引用。
5 public static void dumpStack()
将当前线程的堆栈跟踪打印至标准错误流。

线程安全

比如有两个线程卖票,卖到最后一张的时候,线程一 sleep了50ms,时间片轮到线程二,进来也 sleep了50ms,这时线程一醒了,开始卖了最后一张票,然后线程二也醒了,卖了 -1,这就出现问题了。

解决:线程同步机制synchronized + 锁

  • 被 synchronized 修饰的方法或代码块是同步的
  • 锁,也称为对象锁,每个对象都自带一个锁(标识),且不同对象的锁是不一样的。

执行过程:

  • 当线程执行同步代码块或者同步方法的时候,必须获取特定对象的锁才行。
  • 且一旦对象的锁被获取,该对象就不再拥有锁,直到线程执行完同步方法时才会释放对象的锁
  • 如果线程无法获取到对象上的锁,则线程会在该对象的锁池中等待,直到锁被归还给对象,此时需要该锁的线程进行竞争
  • synchronized(this) {},这里的 this 就是this对象上的锁。

synchronized优缺点:

  • 解决了线程安全问题
  • 由于要判断锁,效率变低

线程通信

每个对象都自带 锁池 和 等待池

wait:使线程放弃对象锁,线程进入等待池
notify:唤醒等待池中的某个线程
notifyAll:唤醒等待池中的所有线程

生产者-消费者问题

并发协作的问题,包含生产者线程和消费者线程
生产者线程:

  • 生产商品并放入缓冲区
  • 当缓冲区满时,生产者不可再生产商品

消费者线程

  • 从缓冲区取走商品
  • 当缓冲区为空时,消费区不可再取出商品。

线程单例

为每一个线程提供一个实例

  • 同一个线程获取的是同一个实例
  • 不同的线程获取的是不同的实例

参考资料

https://www.runoob.com/java/java-multithreading.html