Java多線程-1(3)

2021 年 9 月 21 日
筆記
java進階

本份隨記主要為狂神老師的Java多線程教學的學習筆記，記載了視頻中一些有關基礎概念以及部分代碼示例。隨機分為1-3共三份，知識點記錄的不是很深入，以後的學習過程中隨時補充。

1 有關基礎概念

1.1 核心概念

線程就是獨立的執行路徑
程序運行時，即使沒有自己創建線程，後台也會由多個線程(主線程、gc線程)
main()稱之為主線程，為系統的入口，用於執行整個程序
一個進程中，若開闢多個線程，線程的運行由調度器安排調度，調度器與操作系統緊密相關，先後順序不能被人為干預。
對同一份資源操作時，會存在資源搶奪問題，需加入並發控制
線程會帶來額外的開銷(cpu調度時間，並發控制開銷)
每個線程在自己的工作內存交互，內存控制不當會造成數據不一致(隊列和鎖)。

1.2 程序、進程、線程

程序（靜態概念）：程序是指令和數據的有序集合，本身沒有任何運行的含義
進程（動態概念）：程序的一次執行過程，是系統資源分配的單位
線程：CPU調度和分派的基本單位。（進程中可包含至少一個的若干線程）
進程 vs 線程：
同一進程中的線程使用相同的地址空間，而不同的進程則不會。這允許線程讀寫公共共享和數據結構和變量，也增加了線程之間的通信。然而，進程間通信（即IPC)是非常困難的，並且需要耗費大量資源。

1.3 並發、並行

並行：兩個或多個事務在同一時刻發生。
實際多線程為並行執行：多個cpu（多核）共同執行線程。
並發：兩個或多個事務在同一時間間隔內發生。
模擬多線程為並發執行：在一個cpu情況下同一時間點只能執行一個線程，但切換很快。

2 線程創建

2.1 Thread class(繼承Thread類)

自定義線程類繼承Thread類
子類重寫父類的run方法，編寫程序執行體
分配並啟動子類的實例（創建線程對象，調用start方法啟動線程）

程序示例：

點擊查看代碼

// 1.創建子類繼承自Thread類
public class CreateThread extends Thread{

	//2.重寫run方法
	@Override
	public void run() {
		for(int i = 0; i < 5; i++){
			System.out.println("Run.No." + i);
		}
	}
	public static void main(String[] args){
		//3.創建一個線程對象
		CreateThread createThread1 = new CreateThread();
		//3.調用start方法開啟線程
		createThread1.start();
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			System.out.println("No." + i);
		}

	}
}

註： 線程開啟不一定立即執行，由CPU調度執行，線程執行順序不是由定義順序決定的。

2.2 Runnable接口的實現

定義MyRunnable類實現Runnable接口
實現run方法，編寫程序執行體
創建線程對象（代理），調用start方法啟動線程。
new Thread(implementRunnable1).start();

程序示例：

點擊查看代碼

// 1.實現runnable接口
public class ImplementRunnable implements Runnable{

	//2.重寫run方法
	@Override
	public void run() {
		for(int i = 0; i < 200; i++){
			System.out.println("Run.No." + i);
		}
	}
	public static void main(String[] args){
		//3.1 創建一個接口實現類對象
		ImplementRunnable implementRunnable1 = new ImplementRunnable();
		//3.2 創建線程對象，通過線程對象開啟線程（代理）
		Thread thread = new Thread(implementRunnable1);
		// 3.3調用線程start方法
		thread.start();
			// 3-歸併
		new Thread(implementRunnable1).start();
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			System.out.println("No." + i);
		}

	}
}

2.3 Thread與Runnable的對比

2.3.1 繼承Thread類：

創建方法：子類繼承Thread類具備多線程能力
啟動線程方法：子類對象.start()
不建議使用：避免單繼承局限性

2.3.2 實現Runnable接口：

實現接口Runnable具有多線程能力
啟動線程方法：new Thread(傳入目標對象).start()
推薦使用：避免了單繼承局限性，靈活方便，方便同一對象被多個線程使用。

2.4 Callable接口（了解）

實現Callable接口，需返回值類型
重寫call方法，需拋出異常
創建目標對象
創建執行服務：ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
提交執行：Future<Boolean> result1 = ser.submit(t1);
獲取結果：boolean r1 = result1.get();
關閉服務：ser.shutdownNow();

優缺點分析：

可以定義返回值
可以拋出異常
實現方式較為複雜

3 靜態代理

示例：婚慶公司結婚模型（你去結婚，婚慶公司幫你結婚）
內容：

結婚接口Marry
你You：參與結婚的角色
婚慶公司WeddingCompany: 代理角色，幫你完成結婚這件事
比較Thread，婚慶公司~Thread， You~要調用的線程對象(實現runnable接口的類)，thread代替接口實現類去做一些事情
new WeddingCompany(new You("Mike")).HappyMarry();
new Thread(() -> System.out.println("I love you!")).start();

模式總結：

真實對象和代理對象都要實現同一個接口
代理對象要代理真實角色
優勢
1. 代理對象可以做很多真實對象不願做或無法做的事
2. 真實對象專註做自己的事

4 線程狀態

線程可以處於以下狀態之一：

NEW: 尚未啟動的線程處於此狀態。
RUNNABLE:在Java虛擬機中執行的線程處於此狀態。
BLOCKED:被阻塞等待監視器鎖定的線程處於此狀態。
WAITING:正在等待另一個線程執行特定動作的線程處於此狀態。
TIMED_WAITING:正在等待另一個線程執行動作達到指定等待時間的線程處於此狀態。
TERMINATED:已退出的線程處於此狀態。

一個線程可以在給定時間點處於一個狀態。這些狀態是不反映任何操作系統線程狀態的虛擬機狀態。

與此有關的一些線程方法

4.1 線程停止

不推薦JDK提供的stop,destroy方法[已過時 @Deprecated]
推薦線程自行停止(利用次數，不建議死循環)
建議使用標誌位進行終止變量，當flag=false則終止線程運行。

4.2 線程休眠(sleep)

sleep(時間)指定當前線程阻塞的毫秒
sleep存在異常InterruptedException
sleep時間打倒後線程進入就緒狀態
sleep可以模擬網絡延時，倒計時等
每個對象都有一個鎖，sleep不會釋放鎖

4.3 線程禮讓(yield)

概念：讓當前正在執行的線程暫停，但不阻塞(將線程從運行狀態轉為就緒狀態)。

禮讓為讓CPU重新調度，因此禮讓成功與否取決於CPU。

4.4 線程強制執行(join)

Join合併線程，待此線程執行完成後再執行其他線程，其他線程阻塞。
類似於VIP插隊

4.5 線程狀態觀測(Thread.State)

線程狀態State為Thread類中的枚舉類型：
public static enum Thread.State extends Enum<Thread.State>

獲取線程狀態的方法：
Thread.State state = thread.getState(); System.out.println(state);

4.6 線程優先級

Java提供一個線程調度器來監控程序中啟動後進入就緒狀態的所有線程，線程調度器按照優先級決定該調度哪個線程來執行。

範圍：線程優先級用數字表示[1, 10]
Thread.MIN_PRIORITY = 1; Thtead.MAX_PRIORITY = 10

改變/獲取線程優先級：
getPriority(), setPriority(int xxx)

註：先設置優先級再啟動；優先級低只是意味着獲得調度的概率低。

4.7 守護線程(daemon)

線程分為用戶線程和守護線程
虛擬機必須確保用戶線程執行完畢(main)
虛擬機不用等待守護線程執行完畢(gc)
守護線程：後台記錄操作日誌，監控內存，垃圾回收等

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