多线程技术是编程学习之路中的必须会而且要牢固掌握的技术,能够解决以后开发中的各项复杂问题,java中的多线程技术也颇为有趣,涉及到的知识面当然也是异常的宽广,那么今天我们一起来了解一下java中的多线程技术以及涉及到的问题。
*多线程
进程含义:
进程是一个正在执行中的程序,每一个进程都有一个执行顺序,该顺序是一个执行路径,或者叫一个控制单元。
线程含义:
线程就是进程中的一个独立的控制单元,线程在控制着进程的执行,一个进程中至少有一个线程。
java虚拟机启动的时候会有一个进程java.exe, 该进程中至少一个线程负责java程序的执行,而且这个线程运行的代码存在于main方法中。该线程称之为主线程。
扩展:其实更细节说明jvm,jvm启动不止一个线程,还有负责垃圾回收机制的线程。
如何在自定义的代码中,自定义一个线程呢?
创建线程的两种方式:
通过对API的查找,java已经提供了对县城这类事物的描述,即Thread类。
创建线程的第一种方式,继承Thread类。
1,定义类继承Thread
2,复写Thread类中的run方法。
目的:将自定义代码存储在run方法,让线程运行。
3,调用线程的start方法。
该方法有两个作用:启动线程,调用run方法。
理解代码如下:
class ThreadDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Demo d = new Demo();//创建一个线程。
d.start();//开启线程并执行该线程的run方法
//d.run();仅仅是对象调用普通方法。而线程创建了,并没有运行。
for (int x = 0; x<60 ;x++ )
{
System.out.println("hello world"+x);
}
}
}
class Demo extends Thread
{
public void run(){
for (int x = 0; x<60 ;x++ )
{
System.out.println("demo run");
}
}
}
明确一点,在某一时刻,只能有一个程序在运行(多核除外),cpu在做着快速的切换,以达到看上去是同时运行的效果。
我们可以形象的把多相成的运行行为在互相抢夺cpu的执行权。
这就是多线程的一个特性:随机性,谁抢到谁执行,至于执行多长时间cpu决定。
为什么要覆盖run方法呢?
Thread类用于描述线程,该类定义了一个功能,用于存储线程要运行的代码,该存储功能就是run方法。也就是说Thread类中的run方法,用于存储线程要运行的代码。
线程的几种状态:
理解图片如下:
Thread类的基本方法:
线程中都有自己的名称,默认情况下名称为 Thread-编号,该编号从0开始。
static Thread currentThread( ):获取当前线程对象。
getName( ):获取线程名称。
设置线程名称:setName或者构造参数。
线程创建的第二种方式,实现Runnable接口:
步骤:
1,定义类实现Runnable接口
2,覆盖Runnable接口中的run方法
将线程要运行的代码放在run方法中
3,通过Thread类建立线程对象
4,将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造函数。
为什么要将Runnable接口的子类对象传递给Thread的构造函数?因为自定义的run方法所属的对象时Runnable接口的子对象,所以要让线程去指定对象的run方法,就必须明确该run方法所属对象。
5,调用Thread类的start方法开启线程并调用Runnable接口子类的run方法。
理解代码如下:
class Ticket implements Runnable//实现Runnable接口,而并非extends Thread
{
private int num = 100;
public void run(){
while(true){
if(num>0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..sale.."+num--);
}
}
}
}
class TicketDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Ticket t = new Ticket();
new Thread(t).start();//创建线程并让线程运行。
new Thread(t).start();
new Thread(t).start();
new Thread(t).start();
}
}
实现方式和继承方式的区别:
实现方式的好处:避免了但继承的局限性。
在定义线程时,建议使用实现方式。
继承Thread:线程代码存放子类run方法中;
实现Runnable,线程代码存在接口的子类的run方法。
多线程的运行的安全问题原因:
当多条语句在操作同一个线程共享数据时,一个线程对多条语句只执行了一部分,还没有执行完,另一个线程参与进来执行,导致共享数据的错误。
解决办法:
对多条操作共享数据的语句,只能让一个线程执行完,在执行过程中,其他线程不可以参与执行。
java对多线程安全问题提供了专业的解决方式,就是同步代码块(synchronized)
synchronized(对象)
{
需要被同步的代码
}
对象如同锁,持有锁的线程可以在同步中执行。没有持有锁的线程即使获取cpu的执行权也进不去,因为没有获取锁。
同步的前提:
1,必须要有两个或者两个以上的线程。
2,必须是多个线程使用同一个锁。
必须保证同步中只能有一个线程在运行。
同步的好处与弊端:
好处:解决了多线程的安全问题。
弊端:多个线程需要判断锁,较为消耗资源。
同步函数使用的是哪一个锁?
函数需要被对象调用,那么函数都有一个所属对象引用,就是this。所以同步函数使用的锁是this.
如果同步函数被静态修饰后,使用的锁是什么呢?通过验证,发现并不是this,因为静态方法中不可以定义this。
静态内存时,内存中没有本类对象,但是一定有该类对应的字节码文件对象,类名.classs。该对象的类型是Class。静态的同步方法,使用的锁是该方法所在类的字节码文件对象,类名.class
多线程下的单例设计模式:
//多线程下的延迟加载模式
class Single
{
private static Single s = null;
private Single(){}
public static Single getInstance(){
if(s==null){//此次判断为了高效
synchronized(Single.class){//加synchronized是为了安全,锁是Single.class
if(s==null){
s = new Single()
}
}
}
return s;
}
}
死锁的本质:
同步中嵌套同步。
线程间的通讯:
其实就是多个县城呢在操作同一个资源,但是操作的动作不同。
wait( ),notify( ),notifyAll( )方法都使用在同步中,因为要对持有监视器(锁)的县城操作,所以要使用在同步中,因为只有同步才具有锁。
为什么这些操作线程的方法要定义在Object类中呢?因为这些方法在操作同步中线程时,都必须要标识他们所操作线程中的锁。只有同一个锁上的被等待线程,可以被同一个锁上notify唤醒,不可以对不同锁中的线程唤醒。也就是说,等待和唤醒必须是同一个锁,而锁可以是任意对象,所以可以被任意对象调用的方法定义Object类中。
多线程经典案例——多生产者多消费者问题:
class Resource//资源类
{
private String name;
private int count = 1;
private boolean flag = false;
public synchronized void set(String name){//将生产和消费封装
while(flag){//此处应用while循环多次判断,并非if循环单次判断
try
{
this.wait();//监视器对象为this
}
catch (Exception e)
{
}
}
this.name = name+"___"+count++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者。。"+this.name);
flag = true;
this.notifyAll();//唤醒应唤醒全部线程
}
public synchronized void out(){//此处加synchronized同步函数是为了安全
while(!flag){
try
{
this.wait();
}
catch (Exception e)
{
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...消费者------"+this.name);
flag = false;
this.notifyAll();
}
}
class Producer implements Runnable//生产者
{
private Resource r;
Producer(Resource r){
this.r = r;
}
public void run(){
while(true){
r.set("@@商品@@");
}
}
}
class Consumer implements Runnable//消费者
{
private Resource r;
Consumer (Resource r){
this.r = r;
}
public void run(){
while(true){
r.out();
}
}
}
class ProducerConsumerDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Resource r = new Resource();//创建一个资源
Producer p = new Producer(r);//生产者生产资源
Consumer c = new Consumer(r);//消费者消费资源
Thread t1 = new Thread(p);//多个线程同时生产和消费资源
Thread t2 = new Thread(c);
Thread t3 = new Thread(p);
Thread t4 = new Thread(c);
t1.start();//多个线程同时开启
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
JDK1.5的优化:
JDK1.5中提供了多线程升级解决方案,将同步synchronized替换成现实lock操作,将Objcet中的wait,notify,notifyAll替换成了Condition对象,该对象可以Lock锁获取,从而实现了本方只唤醒对方的操作。停止线程的方法:
stop方法已经过时,那么如何停止线程?只有一种,run方法结束。开启多线程运行,运行代码通常是循环结构。只要控制住循环,就可以让run方法结束,也就是线程结束。
特殊情况:当现成处于了冻结状态,就不会读取到标记,那么线程就不会结束。
当没有指定的方式让冻结的线程回复到运行状态时,这时需要对冻结进行清除。强制让线程回复到运行状态中来,这样就可以操作标记让线程结束。Thread类中提供了该方法,叫做interrupt ( )
守护线程:
守护线程可理解为后台线程,即与前台线程一同抢夺资源,随着前台线程的消失而消失。守护线程注意两点,1,守护线程必须在启动线程前调用;2,前台线程运行结束后,只剩下守护线程时,java虚拟机退出运行。
join方法:
当A线程执行到了B线程的join方法时,A就会等待,等B线程都执行完,A线程才会执行。join可以用来临时假如线程执行。