新手了解java 多線程基礎(chǔ)知識
一、線程的生命周期
JDK中用Thread.State類定義了線程的幾種狀態(tài)：
要想實(shí)現(xiàn)多線程，必須在主線程中創(chuàng)建新的線程對象。Java語言使用 Thread類及其子類的對象來表示線程，在它的一個完整的生命周期中通常 要經(jīng)歷如下的五種狀態(tài)：
- 新建：當(dāng)一個Thread類或其子類的對象被聲明并創(chuàng)建時，新生的線程 對象處于新建狀態(tài)；
- 就緒：處于新建狀態(tài)的線程被start()后，將進(jìn)入線程隊(duì)列等待CPU時間 片，此時它已具備了運(yùn)行的條件，只是沒分配到CPU資源；
- 運(yùn)行：當(dāng)就緒的線程被調(diào)度并獲得CPU資源時，便進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)， run()方法定義了線程的操作和功能；
- 阻塞：在某種特殊情況下，被人為掛起或執(zhí)行輸入輸出操作時，讓出 CPU 并臨時中止自己的執(zhí)行，進(jìn)入阻塞狀態(tài)；
- 死亡：線程完成了它的全部工作或線程被提前強(qiáng)制性地中止或出現(xiàn)異常 導(dǎo)致結(jié)束。 在上面五個階段中，只有新建和死亡是不可重復(fù)，其它幾個狀態(tài)都可能改變。
注意：
1.新建和死亡狀態(tài)只能有一次；
2.運(yùn)行狀態(tài)只能是從就緒狀態(tài)變過來的；
3.阻塞狀態(tài)不能直接變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)，需要通過就緒狀態(tài)；
4.當(dāng)一個運(yùn)行狀態(tài)的線程調(diào)用yield()方法后，就會變?yōu)榫途w狀態(tài)；
5.當(dāng)一個運(yùn)行狀態(tài)的線程調(diào)用sleep()、等待同步鎖方法、wait()方法或 join()方法時，就會處理阻塞狀態(tài)；
6.當(dāng)一個阻塞狀態(tài)的線程調(diào)用notify()/notifyAll()方法，或者sleep()方法 結(jié)束，再或者獲得同步鎖，或者join()線程執(zhí)行完畢就可以變?yōu)榫途w狀 態(tài)的線程
7.當(dāng)一個線程執(zhí)行過多后就處理死亡狀態(tài)，即線程生命周期結(jié)束。
二、線程同步
1、為什么要有線程同步
為了解決線程安全問題，在多線程下，多個線程對一個數(shù)據(jù)進(jìn)行修改時，可能會產(chǎn)生數(shù)據(jù)出錯的問題，所以我們就需要通過線程同步的方法來解決問題。
Java中的線程同步實(shí)現(xiàn)方式：
2、synchronized
2.1同步代碼塊
示例：
public class MyRunnableTest {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(myRunnable,"A");
Thread thread1 = new Thread(myRunnable,"B");
Thread thread2 = new Thread(myRunnable,"C");
Thread thread3 = new Thread(myRunnable,"D");
Thread thread4 = new Thread(myRunnable,"E");
thread.start();
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
thread4.start();
}
public class MyRunnable implements Runnable{
@Override
public void run() {
synchronized (Thread.class){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在過山洞");
try {
Thread.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
注意： 同步鎖可以是任意對象，但該對象必須唯一； 同步代碼塊所在位置也很重要，同步代碼塊需要把引起數(shù)據(jù)問題的所有代碼都包裹起，不能多裹，也不能少裹。 我們通常都是使用字節(jié)碼文件來作為同步鎖。
2.2同步方法
示例：
public class MyRunnableTest {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(myRunnable,"A");
Thread thread1 = new Thread(myRunnable,"B");
Thread thread2 = new Thread(myRunnable,"C");
Thread thread3 = new Thread(myRunnable,"D");
Thread thread4 = new Thread(myRunnable,"E");
thread.start();
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
thread4.start();
}
public class MyRunnable implements Runnable{
@Override
public void run() {
test()
}
public synchronized void test(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在過山洞");
try {
Thread.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
**注意：**當(dāng)使用同步方法來處理多線程的共享數(shù)據(jù)問題，如果是靜態(tài)方法，使用的是類名.class方式，如果是非靜態(tài)方法，使用的是this。
3、Lock鎖
使用Lock.lock()進(jìn)行加鎖操作，然后使用Lock.unlock()方法來進(jìn)行 解鎖。
Lock是一個接口，不能直接實(shí)例化，需要使用子類來實(shí)例化，通常使用的 子類是ReentrantLock。
public class MyRunnableTest {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(myRunnable,"A");
Thread thread1 = new Thread(myRunnable,"B");
Thread thread2 = new Thread(myRunnable,"C");
Thread thread3 = new Thread(myRunnable,"D");
Thread thread4 = new Thread(myRunnable,"E");
thread.start();
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
thread4.start();
}
}
public class MyRunnable implements Runnable{
Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在過山洞");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
說明：
在需要作同步操作的代碼塊之前需要使用Lock.lock()方法來作加鎖處 理；在同步操作的代碼塊之后，增加finally語句塊來釋放鎖，釋放鎖的方法為Lock.unlock()方法；一定要確保鎖能釋放，否則就是死鎖；
Lock比synchronized更輕量級，功能更強(qiáng)大，如果可以盡量使用Lock。
四.基本概念
程序、進(jìn)程、線程
- 程序(program)是為完成特定任務(wù)、用某種語言編寫的一組指令的集 合。即指一段靜態(tài)的代碼，靜態(tài)對象。
- 進(jìn)程(process)是程序的一次執(zhí)行過程，或是正在運(yùn)行的一個程序。是 一個動態(tài)的過程：有它自身的產(chǎn)生、存在和消亡的過程——具有生命 周期?？梢岳斫鉃橐粋€正在運(yùn)行的軟件。
- 線程(thread)，進(jìn)程可進(jìn)一步細(xì)化為線程，是一個程序內(nèi)部的一條執(zhí)行 路徑?？梢岳斫鉃橐粋€軟件的功能。
多線程程序的優(yōu)點(diǎn)：
- 提高應(yīng)用程序的響應(yīng)。對圖形化界面更有意義，可增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。
- 提高計算機(jī)系統(tǒng)CPU的利用率。
- 改善程序結(jié)構(gòu)。將既長又復(fù)雜的進(jìn)程分為多個線程，獨(dú)立運(yùn)行，利于理 解和修改。
五.多線程的創(chuàng)建
在Java中我們可以使用java.lang.Thread類來實(shí)現(xiàn) ，要想我們的類具有多線程的功能，需要讓我們的類去繼承Thread類，然后重寫run()方法，并調(diào)用 start()方法來啟動多線程。
示例 1：
public class MyThread extends Thread{
public void run(){
for (int i = 0; i < 50; i++) {
System.out.println("MyThread:"+i);
}
}
}
public class MyThreadTest{
public static void main(String[] args){
Thread t1 = new MyThread();
t1.start();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("world=====" + i);
}
}
}
說明：創(chuàng)建一個Java類繼承Thread類，并重寫父類Thread中的run方法，在run方法中寫具體的多線程業(yè)務(wù)。創(chuàng)建線程類的對象，并調(diào)用start方法啟動多線程。
**注意：**多線程的啟動調(diào)用的是start方法，在jvm底層中start方法內(nèi)部會調(diào)用run方法。
一個對象只需要調(diào)用一次start()方法，如果多次調(diào)用則會拋出異?！癐llegalThreadStateException”。
示例 2：
public class MyRunnable implements Runnable {
public void run() {
for (int i = 0; i < 50 ; i++) {
System.out.println( "MyRunnable:"+i);
}
}
}
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread( new MyRunnable());
thread.start();// 只有調(diào)用Thread類中的start()方法才可以實(shí)現(xiàn)多線程
for (int i = 0; i < 50; i++) {
System.out.println("main:" + i);
}
}
}
說明：
- 編寫一個類，實(shí)現(xiàn)Runnable接口；
- 重寫run()方法；
- 根據(jù)Runnable子類對象來創(chuàng)建Thread對象；
- 通過Thread對象調(diào)用start()方法來啟動多線程；
總結(jié)：
- 繼承Thread：重寫run()方法，業(yè)務(wù)代碼在run()中。
- 實(shí)現(xiàn)Runnable：線程代碼存在接口的子類的run方法。
- 通過Callable和線程池的方式創(chuàng)建線程。
**提示：**在應(yīng)用中我們?nèi)绻梢允褂肦unable接口那么就盡量使用，這樣可以避免Java單繼承的局限。
六.Thread類方法介紹
1）currentThread()：返回當(dāng)前正在執(zhí)行的線程對象的引用。
2）getName()：返回當(dāng)前線程的名稱
3）isAlive()：判斷當(dāng)前線程是否存活
4）isDeaomon()：判斷線程是否為守護(hù)線程
5）join()：在當(dāng)前線程中引入另一個線程，而當(dāng)前線程會被阻塞
6）sleep()：讓當(dāng)前線程進(jìn)入睡眠狀態(tài)
7）yield()：讓當(dāng)前線程放棄CPU的執(zhí)行權(quán)，重新進(jìn)入排隊(duì)，與其他線程平等爭奪CPU執(zhí)行。
8）interrupt() 中斷線程 9）interrupted() 如果當(dāng)前線程已經(jīng)中斷，則返回 true；否則返回 false。
示例：
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建線程并開啟線程1
Thread thread = new MyThread();
thread.start();
//創(chuàng)建線程并開啟線程2
Thread thread1 = new Thread(new MyRunnable());
thread1.start();
//創(chuàng)建線程并開啟線程3
MyCallable myCallable = new MyCallable();
FutureTask futureTask = new FutureTask(myCallable);
new Thread(futureTask).start();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i== 50){
//在main線程中當(dāng)i=50加如thread線程，會在thread執(zhí)行完后才會繼續(xù)執(zhí)行main線程剩下的
try {
thread.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("main:"+i);
}
}
}
public class MyThread extends Thread{
public void run(){
for (int i = 0; i < 100; i++) {
// void interrupt() 中斷線程 可以理解為線程中斷狀態(tài)有 true | false，每一次調(diào)用就是修改狀態(tài)為true
//static boolean interrupted() 如果當(dāng)前線程已經(jīng)中斷，則返回 true；否則返回 false。
Thread.currentThread().interrupt();
if (Thread.interrupted()){
System.out.println("Thread interrupted");
}
// static currentThread() 返回對當(dāng)前正在執(zhí)行的線程對象的引用
//String getName() 返回該線程的名稱。
//Thread.currentThread().getName() 獲取當(dāng)前線程對象的名稱
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
}
}
}
public class MyRunnable implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("MyRunnable"+i);
//每次執(zhí)行完打印讓線程休眠1秒
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public class MyCallable implements Callable {
@Override
public Object call() throws Exception {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("MyCallable:"+i);
}
return null;
}
}
總結(jié)
本篇文章就到這里了，希望對你有所幫助，也希望你能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容！
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