進(jìn)程與線程

進(jìn)程

進(jìn)程是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，是程序在一個數(shù)據(jù)集合上運(yùn)行的過程,是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。進(jìn)程可以被看作程序的實(shí)體，同樣，它也是程序的容器。

線程

線程是操作系統(tǒng)調(diào)度的最小單元，也叫作輕量級進(jìn)程。在一個進(jìn)程中可以創(chuàng)建多個線程，這些線程都擁有各自的計數(shù)器、堆棧和局部變量等屬性。

使用多線程的優(yōu)勢

• 使用多線程可以減少程序的響應(yīng)時間

如果某個操作很耗時，或者陷入長時間的等待，此時程序?qū)⒉粫憫?yīng)鼠標(biāo)和鍵盤等的操作，使用多線程后可以把這個耗時的操作分配到一個單獨(dú)的線程中執(zhí)行，從而使程序具備了更好的交互性。

• 與進(jìn)程相對，線程創(chuàng)建和切換開銷更小，同時多線程在數(shù)據(jù)共享方面效率非常高。
• 多CPU 或者多核計算機(jī)本身就具備執(zhí)行多線程的能力。

如果使用單個線程，將無法重復(fù)利用計算機(jī)資源，這會造成資源的巨大浪費(fèi)。在多CPU計算機(jī)中使用多線程能提高CPU的利用率。

• 使用多線程能簡化程序的結(jié)構(gòu)，使程序便于理解和維護(hù)。

線程的狀態(tài)

• New

新創(chuàng)建狀態(tài)。線程被創(chuàng)建，還沒有調(diào)用start方法，在線程運(yùn)行之前還有一些基礎(chǔ)工作要做。

• Runnable

可運(yùn)行狀態(tài)。一旦調(diào)用start方法，線程就處于Runnable 狀態(tài)。一個可運(yùn)行的線程可能正在運(yùn)行也可能沒有運(yùn)行，這取決于操作系統(tǒng)給線程提供運(yùn)行的時間。

• Blocked

阻塞狀態(tài)。表示線程被鎖阻塞，它暫時不活動。

• Waiting

等待狀態(tài)。線程暫時不活動，并且不運(yùn)行任何代碼，這消耗最少資源，直到線程調(diào)度器重新激活它。

• Timed waiting

超時等待狀態(tài)。和等待不同的是，它是可以在指定的時間自行返回的。

• Terminated

終止?fàn)顟B(tài)。表示當(dāng)前線程已經(jīng)執(zhí)行完畢。導(dǎo)致線程終止有兩種情況：（1）run方法執(zhí)行完畢正常退出；（2）因?yàn)橐粋€沒有捕獲取得異常而終止了run 方法，導(dǎo)致線程進(jìn)入終止?fàn)顟B(tài)。

線程創(chuàng)建后，調(diào)用Thead的start方法，開始進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)線程執(zhí)行wait方法后，線程進(jìn)入等待狀態(tài)，進(jìn)入等待狀態(tài)的線程需要其他線程通知才能返回運(yùn)行狀態(tài)。超時等待相當(dāng)于在等待狀態(tài)加上了時間限制，如果超過時間限制，則線程返回運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)線程調(diào)用到同步方法時，如果線程沒有獲得鎖則進(jìn)入阻塞狀態(tài)，當(dāng)阻塞狀態(tài)的線程獲取到鎖時則重新回到運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)線程執(zhí)行完畢或者遇到意外異常終止時，都會進(jìn)入終止?fàn)顟B(tài)。

創(chuàng)建線程

• 繼承Thread類，重寫run()方法

public class ThreadExample2 extends Thread{
	public static void main(String[] args) {
		Thread mThread=new ThreadExample2();
		mThread.start();
	}
	@Override
	public void run() {
		 System.out.print("thread excute");		
	}
}

• 實(shí)現(xiàn)Runnable接口，并實(shí)現(xiàn)該接口的Run()方法 (推薦)

public class ThreadExample {
	public static void main(String[] args) {
      ExRunnable runnable=new ExRunnable();
      Thread mThread=new Thread(runnable);
	  mThread.start();
	}
}
public class ExRunnable implements Runnable{
	@Override
	public void run() {
        System.out.print("thread excute");		
	}
}

• 實(shí)現(xiàn)Callable接口，重寫call()方法

Callable接口是屬于Executor框架中的功能類。Callable可以在任務(wù)接受后提供一個返回值，Runnable無法提供這個功能。

• Callable中的call()方法可以拋出異常，而Runnable的run()方法不能拋出異常。
• 運(yùn)行Callable可以拿到一個Future對象，F(xiàn)uture對象表示異步計算的結(jié)果，它提供了檢查計算是否完成的方法。
• 由于線程屬于異步計算模型，因此無法從別的線程中得到函數(shù)的返回值，在這種情況下就可以使用Future來監(jiān)視目標(biāo)線程調(diào)用call()方法的情況。但調(diào)用Future的get()方法以獲取結(jié)果時，當(dāng)前線程就會阻塞，直到call()方法返回結(jié)果。

public class ThreadExample {
	public static void main(String[] args) {
	  ExCallable mCallable=new ExCallable();
	  ExecutorService mExecutorService=Executors.newSingleThreadExecutor();
	  Future<String> mFuture=mExecutorService.submit(mCallable);
	  try {
		System.out.println(mFuture.get());
	  } catch (Exception e) {
		e.printStackTrace();
	  }
	}
}
public class ExCallable implements Callable<String> {
	@Override
	public String call() throws Exception {
		// TODO Auto-generated method stub
		return "thread excute";
	}
}

線程中斷

當(dāng)線程的run 方法執(zhí)行完畢，或者在方法中出現(xiàn)沒有捕獲的異常時，線程將終止。interrupt方法可以用來請求中斷線程。當(dāng)一個線程調(diào)用interrupt方法時，線程的中斷標(biāo)識位為true，線程會不時地檢測這個中斷標(biāo)識位，以判斷線程是否應(yīng)該被中斷。

// 判斷線程是否被中斷
Thread.currentThread().isInterrupted();

拋出InterruptedException 異常后，兩種處理方法：

void task(){
     ....
     try{
        sleep(50)
     }catch(InterruptedException e){
        Thread.currentThread().interrupted(); 
     }
 }

在catch子句中，調(diào)用Thread.currentThread().interrupted()來設(shè)置中斷狀態(tài)（因?yàn)閽伋霎惓：笾袛鄻?biāo)識位會復(fù)位，即重新設(shè)置為false）,讓外界通過Thread.currentThread().isInterrupted() 來決定是否終止還是繼續(xù)下去。

void task() throw InterrupetedException{
     sleep(50); 
  }

不用try來捕獲異常，讓方法直接拋出，這樣調(diào)用者可以捕獲這個異常。

中斷線程Example

public class StopExampleThread {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		try {
			InterruptedRunnable mRunnable=new InterruptedRunnable();
			Thread thread=new Thread(mRunnable,"threadDemo");
			thread.start();
			TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
			thread.interrupt();
		} catch (InterruptedException e) {
			// 拋出InterruptedException后中斷標(biāo)志被清除
			// 再次調(diào)用interrupt恢復(fù)中斷
			Thread.currentThread().interrupt();
		}
	}
	static class InterruptedRunnable implements Runnable{
		int i=0;
		@Override
		public void run() {
			// TODO Auto-generated method stub
			while(!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
				i++;
				System.out.println("i="+i);
			}
			System.out.println("stop");			
		}
	}

總結(jié)

• 如果一個線程處于阻塞狀態(tài)，線程在檢查中斷標(biāo)識位時，如果發(fā)現(xiàn)中斷標(biāo)識位為true，則會在阻塞方法調(diào)用處拋出InterruptedException 異常，并且在拋出異常前將線程的中斷標(biāo)識位復(fù)位，即重新設(shè)置為false。
• 被中斷的線程不一定會終止，中斷線程是為了引起線程的注意，被中斷的線程可以決定如何去響應(yīng)中斷。如果是比較重要的線程則不會理會中斷，而大部分情況則是線程會將中斷作為一個終止的請求。

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