希文的个人博客

白日依山尽,黄河入海流。欲穷千里目,更上一层楼。

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1.多线性

多线程

[TOC]

一.程序、进程、线程的理解

1.程序(programm)

  • 概念:是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码。

2.进程(process)

  • 概念:程序的一次执行过程,或是正在运行的一个程序。
    说明:进程作为资源分配的单位,系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域

3.线程(thread)

  • 概念:进程可进一步细化为线程,是一个程序内部的一条执行路径。
    说明:线程作为调度和执行的单位,每个线程拥独立的运行栈和程序计数器(pc),线程切换的开销小。

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补充:

内存结构:

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进程可以细化为多个线程。

每个线程,拥有自己独立的:栈、程序计数器
多个线程,共享同一个进程中的结构:方法区、堆。

二.并行与并发

1.单核CPU与多核CPU的理解

  • 单核CPU,其实是一种假的多线程,因为在一个时间单元内,也只能执行一个线程的任务。例如:虽然有多车道,但是收费站只有一个工作人员在收费,只有收了费才能通过,那么CPU就好比收费人员。如果某个人不想交钱,那么收费人员可以把他“挂起”(晾着他,等他想通了,准备好了钱,再去收费。)但是因为CPU时间单元特别短,因此感觉不出来。
    如果是多核的话,才能更好的发挥多线程的效率。(现在的服务器都是多核的)
  • 一个Java应用程序java.exe,其实至少三个线程:main()主线程,gc()垃圾回收线程,异常处理线程。当然如果发生异常,会影响主线程。

2.并行与并发的理解

  • 并行:多个CPU同时执行多个任务。比如:多个人同时做不同的事。
  • 并发:一个CPU(采用时间片)同时执行多个任务。比如:秒杀、多个人做同一件事

三.创建多线程旧版本的两种方式

方式一:继承Thread类的方式:

  1. 创建一个继承于Thread类的子类
  2. 重写Thread类的run() –> 将此线程执行的操作声明在run()中
  3. 创建Thread类的子类的对象
  4. 通过此对象调用start():①启动当前线程 ② 调用当前线程的run()
说明两个问题:
  1. 问题一:我们启动一个线程,必须调用start(),不能调用run()的方式启动线程。
  2. 问题二:如果再启动一个线程,必须重新创建一个Thread子类的对象,调用此对象的start().

方式二:实现Runnable接口的方式:

  1. 创建一个实现了Runnable接口的类
  2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法:run()
  3. 创建实现类的对象
  4. 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中,创建Thread类的对象
  5. 通过Thread类的对象调用start()

两种方式的对比:

  • 开发中:优先选择:实现Runnable接口的方式
  • 原因:1. 实现的方式没类的单继承性的局限性
    1. 实现的方式更适合来处理多个线程共享数据的情况。
  • 联系:public class Thread implements Runnable
  • 相同点:两种方式都需要重写run(),将线程要执行的逻辑声明在run()中。
        目前两种方式,要想启动线程,都是调用的Thread类中的start()。
    

四.Thread类中的常用的方法

Thread类中的常用的方法:

  1. start():启动当前线程;调用当前线程的run()
  2. run(): 通常需要重写Thread类中的此方法,将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
  3. currentThread():静态方法,返回执行当前代码的线程
  4. getName():获取当前线程的名字
  5. setName():设置当前线程的名字
  6. yield():释放当前cpu的执行权
  7. join():在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态,直到线程b完全执行完以后,线程a才结束阻塞状态。
  8. stop():已过时。当执行此方法时,强制结束当前线程。
  9. sleep(long millitime):让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒时间内,当前线程是阻塞状态。
  10. isAlive():判断当前线程是否存活
  11. 线程的优先级:
    1. 常量
      • MAX_PRIORITY:10
      • MIN _PRIORITY:1
      • NORM_PRIORITY:5 –>默认优先级
    2. 如何获取和设置当前线程的优先级:
      • getPriority():获取线程的优先级
      • setPriority(int p):设置线程的优先级
    3. 说明:高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲,高优先级的线程高概率的情况下被执行。并不意味着只当高优先级的线程执行完以后,低优先级的线程才执行。
  12. 线程通信:wait() /
    notify() / notifyAll() :此三个方法定义在Object类中的。

补充:线程的分类
一种是守护线程,一种是用户线程。

五.Thread的生命周期

图示:

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说明:

  1. 生命周期关注两个概念:状态、相应的方法

  2. 关注:状态a–>状态b:哪些方法执行了(回调方法)

        某个方法主动调用:状态a-->状态b
    
  3. 阻塞:临时状态,不可以作为最终状态

    死亡:最终状态。

六.线程的同步机制

1.线程安全的单例模式(懒汉式)

使用同步机制将单例模式中的懒汉式改写为线程安全的。

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class Bank{

private Bank(){}
private static Bank instance = null;

public static Bank getInstance(){
//方式一:效率稍差
// synchronized (Bank.class) {
// if(instance == null){
//
// instance = new Bank();
// }
// return instance;
// }
//方式二:效率更高
if(instance == null){

synchronized (Bank.class) {
if(instance == null){

instance = new Bank();
}
}
}
return instance;
}
}

面试题:写一个线程安全的单例模式。
饿汉式。
懒汉式:上面提供的。

2.死锁的理解

1.死锁的理解:

不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都在等待对方放弃自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁

2.说明:

出现死锁后,不会出现异常,不会出现提示,只是所的线程都处于阻塞状态,无法继续

我们使用同步时,要避免出现死锁。

3.举例:代码如下

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public static void main(String[] args) {

StringBuffer s1 = new StringBuffer();
StringBuffer s2 = new StringBuffer();


new Thread(){
@Override
public void run() {

synchronized (s1){

s1.append("a");
s2.append("1");

try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}


synchronized (s2){
s1.append("b");
s2.append("2");

System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}.start();


new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (s2){

s1.append("c");
s2.append("3");

try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

synchronized (s1){
s1.append("d");
s2.append("4");

System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}).start();
}

七.线程通信

1.线程通信涉及到的三个方法:

  • wait():一旦执行此方法,当前线程就进入阻塞状态,并释放同步监视器。
  • notify():一旦执行此方法,就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait,就唤醒优先级高的那个。
  • notifyAll():一旦执行此方法,就会唤醒所有被wait的线程。

2.说明:

  1. wait(),notify(),notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。

  2. wait(),notify(),notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。

    否则,会出现IllegalMonitorStateException异常

  3. wait(),notify(),notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。

3.面试题:

面试题:sleep() 和 wait()的异同?

  1. 相同点:一旦执行方法,都可以使得当前的线程进入阻塞状态。

  2. 不同点:

    1)两个方法声明的位置不同:Thread类中声明sleep() , Object类中声明wait()

    2)调用的要求不同:sleep()可以在任何需要的场景下调用。 wait()必须使用在同步代码块或同步方法中

    3)关于是否释放同步监视器:如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中,sleep()不会释放锁,wait()会释放锁。

4.小结释放锁的操作:

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小结不会释放锁的操作:

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八.JDK5.0新增线程创建的方式

1.新增方式一:实现Callable接口。 — JDK 5.0新增

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//1.创建一个实现Callable的实现类
class NumThread implements Callable{
//2.实现call方法,将此线程需要执行的操作声明在call()中
@Override
public Object call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
if(i % 2 == 0){
System.out.println(i);
sum += i;
}
}
return sum;
}
}


public class ThreadNew {
public static void main(String[] args) {
//3.创建Callable接口实现类的对象
NumThread numThread = new NumThread();
//4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中,创建FutureTask的对象
FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);
//5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中,创建Thread对象,并调用start()
new Thread(futureTask).start();

try {
//6.获取Callable中call方法的返回值
//get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。
Object sum = futureTask.get();
System.out.println("总和为:" + sum);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}

}

说明:

  • 如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大?
    1. call()可以返回值的。
    1. call()可以抛出异常,被外面的操作捕获,获取异常的信息
    1. Callable是支持泛型的

2.新增方式二:使用线程池

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class NumberThread implements Runnable{

@Override
public void run() {
for(int i = 0;i <= 100;i++){
if(i % 2 == 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
}
}
}
}

class NumberThread1 implements Runnable{

@Override
public void run() {
for(int i = 0;i <= 100;i++){
if(i % 2 != 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
}
}
}
}

public class ThreadPool {

public static void main(String[] args) {
//1. 提供指定线程数量的线程池
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
//设置线程池的属性
// System.out.println(service.getClass());
// service1.setCorePoolSize(15);
// service1.setKeepAliveTime();


//2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象
service.execute(new NumberThread());//适合适用于Runnable
service.execute(new NumberThread1());//适合适用于Runnable

// service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable
//3.关闭连接池
service.shutdown();
}

}

说明:

  • 好处:
  • 1.提高响应速度(减少了创建新线程的时间)
  • 2.降低资源消耗(重复利用线程池中线程,不需要每次都创建)
  • 3.便于线程管理
  •  corePoolSize:核心池的大小
    
  •  maximumPoolSize:最大线程数
    
  •  keepAliveTime:线程没任务时最多保持多长时间后会终止
    

面试题:Java中多线程的创建有几种方式?四种。