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多线程基础

Java技术 winrains 来源:周鑫磊 8个月前 (03-31) 51次浏览

1 线程与进程区别

  • 每个正在系统上运行的程序都是一个进程。每个进程包含一到多个线程。线程是一组指令的集合,或者是程序的特殊段,它可以在程序里独立执行。也可以把它理解为代码运行的上下文。所以线程基本上是轻量级的进程,它负责在单个程序里执行多任务。通常由操作系统负责多个线程的调度和执行。
  • 使用线程可以把占据时间长的程序中的任务放到后台去处理,程序的运行速度可能加快,在一些等待的任务实现上如用户输入、文件读写和网络收发数据等,线程就比较有用了。在这种情况下可以释放一些珍贵的资源如内存占用等等。
  • 如果有大量的线程,会影响性能,因为操作系统需要在它们之间切换,更多的线程需要更多的内存空间,线程的中止需要考虑其对程序运行的影响。通常块模型数据是在多个线程间共享的,需要防止线程死锁情况的发生。
  • 总结:进程是所有线程的集合,每一个线程是进程中的一条执行路径。

2 多线程应用场景

  • 常见的浏览器、Web服务(现在写的web是中间件帮你完成了线程的控制),web处理请求,各种专用服务器(如游戏服务器)
  • servlet多线程
  • FTP下载,多线程操作文件
  • 数据库用到的多线程
  • 分布式计算
  • tomcat,tomcat内部采用多线程,上百个客户端访问同一个WEB应用,tomcat接入后就是把后续的处理扔给一个新的线程来处理,这个新的线程最后调用我们的servlet程序,比如doGet或者dpPost方法
  • 后台任务:如定时向大量(100W以上)的用户发送邮件;定期更新配置文件、任务调度(如quartz),一些监控用于定期信息采集
  • 自动作业处理:比如定期备份日志、定期备份数据库
  • 异步处理:如发微博、记录日志
  • 页面异步处理:比如大批量数据的核对工作(有10万个手机号码,核对哪些是已有用户)
  • 数据库的数据分析(待分析的数据太多),数据迁移
  • 多步骤的任务处理,可根据步骤特征选用不同个数和特征的线程来协作处理,多任务的分割,由一个主线程分割给多个线程完成

3 多线程创建方式

3.1 继承Thread类 重写run方法

/**
 * 
 * @classDesc: 功能描述:(创建多线程例子-Thread类 重写run方法)
 * @author: zhouxinlei
 * @version: v1.0
 */
class CreateThread extends Thread {
  // run方法中编写 多线程需要执行的代码
  publicvoid run() {
    for (inti = 0; i< 10; i++) {
      System.out.println("i:" + i);
    }
  }
}
publicclass ThreadDemo {
  publicstaticvoid main(String[] args) {
    System.out.println("-----多线程创建开始-----");
    // 1.创建一个线程
    CreateThread createThread = new CreateThread();
    // 2.开始执行线程 注意 开启线程不是调用run方法,而是start方法
    System.out.println("-----多线程创建启动-----");
    createThread.start();
    System.out.println("-----多线程创建结束-----");
  }
}

允许结果:
image1.png

调用start方法后,代码并没有从上往下执行,而是有一条新的执行分支。
注意:画图演示多线程不同执行路径。
image2.png

3.2 实现Runnable接口,重写run方法

/**
 * 
 * @classDesc: 功能描述:(创建多线程例子-Thread类 重写run方法)
 * @author: zhouxinlei
 * @version: v1.0
 */
class CreateRunnable implements Runnable {
  @Override
  publicvoid run() {
    for (inti = 0; i< 10; i++) {
      System.out.println("i:" + i);
    }
  }
}
/**
 * 
 * @classDesc: 功能描述:(实现Runnable接口,重写run方法)
 * @author: zhouxinlei
 * @version: v1.0
 */
publicclass ThreadDemo2 {
  publicstaticvoid main(String[] args) {
    System.out.println("-----多线程创建开始-----");
    // 1.创建一个线程
    CreateRunnable createThread = new CreateRunnable();
    // 2.开始执行线程 注意 开启线程不是调用run方法,而是start方法
    System.out.println("-----多线程创建启动-----");
    Thread thread = new Thread(createThread);
    thread.start();
    System.out.println("-----多线程创建结束-----");
  }
}

3.3 使用匿名内部类方式

System.out.println("-----多线程创建开始-----");
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("i:" + i);
        }
    }
});
thread.start();
System.out.println("-----多线程创建结束-----");

使用继承Thread类还是使用实现Runnable接口好?
使用实现实现Runnable接口好,原因实现了接口还可以继续继承,继承了类不能再继承。
启动线程是使用调用start方法还是run方法?
开始执行线程 注意 开启线程不是调用run方法,而是start方法
调用run知识使用实例调用方法。

4 常用线程api方法

4.1 api方法

method 描述
start() 启动线程
currentThread() 获取当前线程对象
getID() 获取当前线程ID Thread-编号 该编号从0开始
getName() 获取当前线程名称
sleep(long mill) 休眠线程
stop() 停止线程

4.2 常用线程构造函数

method 描述
Thread() 分配一个新的 Thread 对象
Thread(String name) 分配一个新的 Thread对象,具有指定的 name正如其名。
Thread(Runable r) 分配一个新的 Thread对象
Thread(Runable r,String name) 分配一个新的 Thread对象

5 守护线程

Java中有两种线程,一种是用户线程,另一种是守护线程
用户线程是指用户自定义创建的线程,主线程停止,用户线程不会停止
守护线程当进程不存在或主线程停止,守护线程也会被停止。
使用setDaemon(true)方法设置为守护线程

5.1 代码示例

**
 * 
 * 什么是守护线程? 守护线程 进程线程(主线程挂了) 守护线程也会被自动销毁.
 * 
 * @classDesc: 功能描述:(守护线程)
 * @author: zhouxinlei
 * @createTime: 2017年8月20日 下午8:55:58
 * @version: v1.0
 */
public class DaemonThread {
  public static void main(String[] args) {
    Thread thread = new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        while (true) {
          try {
            Thread.sleep(100);
          } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
          }
          System.out.println("我是子线程...");
        }
      }
    });
    thread.setDaemon(true);
    thread.start();
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
      try {
        Thread.sleep(100);
      } catch (Exception e) {
      }
      System.out.println("我是主线程");
    }
    System.out.println("主线程执行完毕!");
  }
}

6 多线程运行状态

status.png

线程从创建、运行到结束总是处于下面五个状态之一:新建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态及死亡状态。

6.1 新建状态

当用new操作符创建一个线程时, 例如new Thread(r),线程还没有开始运行,此时线程处在新建状态。 当一个线程处于新生状态时,程序还没有开始运行线程中的代码

6.2 就绪状态

一个新创建的线程并不自动开始运行,要执行线程,必须调用线程的start()方法。当线程对象调用start()方法即启动了线程,start()方法创建线程运行的系统资源,并调度线程运行run()方法。当start()方法返回后,线程就处于就绪状态。处于就绪状态的线程并不一定立即运行run()方法,线程还必须同其他线程竞争CPU时间,只有获得CPU时间才可以运行线程。 因为在单CPU的计算机系统中,不可能同时运行多个线程,一个时刻仅有一个线程处于运行状态。因此此时可能有多个线程处于就绪状态。对多个处于就绪状态的线程是由Java运行时系统的线程调度程序(thread scheduler)来调度的。

6.3 运行状态

当线程获得CPU时间后,它才进入运行状态,真正开始执行run()方法。

6.4 阻塞状态

线程运行过程中,可能由于各种原因进入阻塞状态:

  • 线程通过调用sleep方法进入睡眠状态;
  • 线程调用一个在I/O上被阻塞的操作,即该操作在输入输出操作完成之前不会返回到它的调用者;
  • 线程试图得到一个锁,而该锁正被其他线程持有;
  • 线程在等待某个触发条件;

6.5 死亡状态

有两个原因会导致线程死亡:

  • run方法正常退出而自然死亡,
  • 一个未捕获的异常终止了run方法而使线程猝死。
    为了确定线程在当前是否存活着(就是要么是可运行的,要么是被阻塞了),需要使用isAlive方法。如果是可运行或被阻塞,这个方法返回true; 如果线程仍旧是new状态且不是可运行的, 或者线程死亡了,则返回false.

7 join()方法作用

当在主线程当中执行到t1.join()方法时,就认为主线程应该把执行权让给t1
举例:创建一个线程,子线程执行完毕后,主线程才能执行。

Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
          try {
            Thread.sleep(10);
          } catch (Exception e) {
          }
          System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "i:" + i);
        }
      }
    });
    t1.start();
    // 当在主线程当中执行到t1.join()方法时,就认为主线程应该把执行权让给t1
    t1.join();
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
      try {
        Thread.sleep(10);
      } catch (Exception e) {
      }
      System.out.println("main" + "i:" + i);
    }

7.1 优先级

现代操作系统基本采用时分的形式调度运行的线程,线程分配得到的时间片的多少决定了线程使用处理器资源的多少,也对应了线程优先级这个概念。在JAVA线程中,通过一个int priority来控制优先级,范围为1-10,其中10最高,默认值为5。下面是源码(基于1.8)中关于priority的一些量和方法。

class PrioritytThread implements Runnable {
  public void run() {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
      System.out.println(Thread.currentThread().toString() + "---i:" + i);
    }
  }
}
/**
 * 
 * @classDesc: 功能描述:(Join方法)
 * @author: zhouxinlei
 * @createTime: 2017年8月20日 下午9:23:30
 * @version: v1.0
 */
public class ThreadDemo4 {
  public static void main(String[] args) {
    PrioritytThread prioritytThread = new PrioritytThread();
    Thread t1 = new Thread(prioritytThread);
    Thread t2 = new Thread(prioritytThread);
    t1.start();
    // 注意设置了优先级, 不代表每次都一定会被执行。 只是CPU调度会有限分配
    t1.setPriority(10);
    t2.start();
    
  }
}

8 Yield方法

Thread.yield()方法的作用:暂停当前正在执行的线程,并执行其他线程。(可能没有效果)
yield()让当前正在运行的线程回到可运行状态,以允许具有相同优先级的其他线程获得运行的机会。因此,使用yield()的目的是让具有相同优先级的线程之间能够适当的轮换执行。但是,实际中无法保证yield()达到让步的目的,因为,让步的线程可能被线程调度程序再次选中。
结论:大多数情况下,yield()将导致线程从运行状态转到可运行状态,但有可能没有效果。

9 面试题

9.1 进程与线程的区别?

进程是所有线程的集合,每一个线程是进程中的一条执行路径,线程只是一条执行路径。

9.2 为什么要用多线程?

提高程序效率

9.3 多线程创建方式?

继承Thread或Runnable 接口。

9.4 是继承Thread类好还是实现Runnable接口好?

Runnable接口好,因为实现了接口还可以继续继承。继承Thread类不能再继承。

9.5 你在哪里用到了多线程?

主要能体现到多线程提高程序效率。
举例:分批发送短信、迅雷多线程下载,数据迁移,数据同步等。

作者:周鑫磊

来源:https://www.sparksys.top/archives/1


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