Java基礎學習(八) – 多線程
- 2019 年 10 月 13 日
- 筆記
理解線程
進程是指一個內存中運行的應用程序，系統運行一個程序即是一個進程從創建，運行，結束的過程。
線程是進程中的一個執行單元，負責當前進程中程序的執行，一個進程中至少有一個線程。
多線程的特點是並發執行（同一時間段執行多個任務），實際上並不能提高程序運行速度，但能夠提高運行效率，讓cpu使用率更高。
關於線程調度，分為分時調度和搶佔調度。
- 搶佔調度模式，需要設置線程的優先級，優先級別高的線程優先使用cpu。
- 分時調度，所有線程輪流使用cpu，平均分配每個線程佔用cpu的時間。
1.Java中的多線程實現
Java中實現多線程有兩種方式：
- 繼承Thread類並重寫run方法，創建Thread對象執行。
- 定義Runable接口的實現類，並重寫接口的run方法（線程執行體）。Runnable實現類里包含的run()方法僅作為線程執行體，然後傳遞給Thread對象執行。
實現Runnable接口比繼承Thread類所具有的優勢：
- 適合多個相同的程序代碼的線程去共享同一個資源。
- 可以避免java中的單繼承的局限性。
- 增加程序的健壯性，實現解耦操作，代碼可以被多個線程共享，代碼和線程獨立。
- 線程池只能放入實現Runable或Callable類線程，不能直接放入繼承Thread的類。
構造方法：
- public Thread() :分配一個新的線程對象。
- public Thread(String name) :分配一個指定名字的新的線程對象。
- public Thread(Runnable target) :分配一個帶有指定目標新的線程對象。
- public Thread(Runnable target,String name) :分配一個帶有指定目標新的線程對象並指定名字。
常用方法：
- public String getName() :獲取當前線程名稱。
- public void start() :導致此線程開始執行; Java虛擬機調用此線程的run方法。
- public void run() :此線程要執行的任務在此處定義代碼。
- public static void sleep(long millis) :使當前正在執行的線程以指定的毫秒數暫停（暫時停止執行）。
- public static Thread currentThread() :返回對當前正在執行的線程對象的引用。
下面通過代碼來了解執行過程：
//繼承Thead實現 class MyThead extends Thread{ public MyThead(String name){ super(name); } @Override public void run(){ System.out.println("我是線程"+getName()); } } public class TestThread { public static void main(String[] args){ //創建線程對象 MyThead mt = new MyThead("M"); //開啟一個新的線程 mt.start(); System.out.println("我是main線程"); } }
//實現Runnable，重寫run方法 class MyRunable implements Runnable{ @Override public void run(){ System.out.println("我是線程"+ Thread.currentThread().getName()); } } public class TestRunable { public static void main(String[] args){ //創建 MyRunable對象 MyRunable mr = new MyRunable(); //創建線程對象 Thread t = new Thread(mr,"t"); //運行線程 t.start(); System.out.println("我是main線程"); } }
2.線程同步
使用多個線程訪問同一資源的時候，並在線程中修改資源，就會出現線程安全問題。
//實現Runnable，重寫run方法 class MyRunable implements Runnable{ private int a = 10; @Override public void run(){ while (a > 0){ try{ Thread.sleep(10); }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); } a -= 1; System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"操作了a，a的值為"+a); } } } public class TestRunable { public static void main(String[] args){ //創建 MyRunable對象 MyRunable mr = new MyRunable(); //創建線程對象 Thread t1 = new Thread(mr,"t1"); Thread t2 = new Thread(mr,"t2"); Thread t3 = new Thread(mr,"t3"); //運行線程 t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
由於多個線程操作變量a，導致a的值異常（-1不應該出現）。
線程安全問題都是由於多線程對全局變量進行修改操作引起的，這時就需要使用線程同步。
線程同步原理：
在一個線程操作資源時，其他線程不允許操作，保證數據的同步性。
Java中提供了三種方式來實現線程同步。
- 同步代碼塊：synchronized 關鍵字可以用於方法中的某個區塊中，為區塊代碼添加互斥訪問。
-
同步方法 :使用synchronized修飾方法。一個線程在執行該方法時，其他線程阻塞。
- Lock 鎖：也稱同步鎖，加鎖與釋放鎖方法化了。
同步代碼塊：
//實現Runnable，重寫run方法 class MyRunable implements Runnable{ private int a = 10; //同步鎖 Object lock = new Object(); @Override public void run(){ while (true){ synchronized (lock){ if (a > 0){ try{ Thread.sleep(50); }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); } a -= 1; System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"操作了a，a的值為"+a); } } } } } public class TestRunable { public static void main(String[] args){ //創建 MyRunable對象 MyRunable mr = new MyRunable(); //創建線程對象 Thread t1 = new Thread(mr,"t1"); Thread t2 = new Thread(mr,"t2"); Thread t3 = new Thread(mr,"t3"); //運行線程 t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
同步方法:
//實現Runnable，重寫run方法 class MyRunable implements Runnable{ private int a = 10; @Override public void run(){ while (true) { method1(); } } //同步方法 public synchronized void method1(){ if (a > 0){ try{ Thread.sleep(50); }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); } a -= 1; System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"操作了a，a的值為"+a); } } } public class TestRunable { public static void main(String[] args){ //創建 MyRunable對象 MyRunable mr = new MyRunable(); //創建線程對象 Thread t1 = new Thread(mr,"t1"); Thread t2 = new Thread(mr,"t2"); Thread t3 = new Thread(mr,"t3"); //運行線程 t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
Lock鎖包含兩個方法：
- public void lock() :加同步鎖。
- public void unlock() :釋放同步鎖。
import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; //實現Runnable，重寫run方法 class MyRunable implements Runnable{ private int a = 10; //同步鎖 Lock lock = new ReentrantLock(); @Override public void run(){ while (true){ //加鎖 lock.lock(); if (a > 0){ try{ Thread.sleep(20); }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); } a -= 1; System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"操作了a，a的值為"+a); } //釋放鎖 lock.unlock(); } } } public class TestRunable { public static void main(String[] args){ //創建 MyRunable對象 MyRunable mr = new MyRunable(); //創建線程對象 Thread t1 = new Thread(mr,"t1"); Thread t2 = new Thread(mr,"t2"); Thread t3 = new Thread(mr,"t3"); //運行線程 t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
3.線程狀態
- NEW：線程創建未啟動。
- Runnable：可運行。
- Blocked：鎖阻塞。當一個線程獲得同步鎖時，其他線程會被阻塞，直到獲得同步鎖。
- Waiting：無限等待。當一個線程進入Waiting狀態後，會無限等待，直到其他線程調用notify或者notifyAll方法喚醒（線程通信）。
- TimedWaiting：計時等待。當一個線程調用sleep方法時，程序會進入計時等待，直到時間結束。
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Teminated：被終止。run方法未正常退出而死亡。
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