java 多线程
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2022-07-10 16:23:06
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Java 多线程编程
Java 给多线程编程提供了内置的支持。 一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。
多线程是多任务的一种特别的形式,但多线程使用了更小的资源开销。
这里定义和线程相关的另一个术语 - 进程:一个进程包括由操作系统分配的内存空间,包含一个或多个线程。一个线程不能独立的存在,它必须是进程的一部分。一个进程一直运行,直到所有的非守护线程都结束运行后才能结束。
多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的。
一个线程的生命周期
线程是一个动态执行的过程,它也有一个从产生到死亡的过程。
下图显示了一个线程完整的生命周期。
新建状态:
使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后,该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序 start() 这个线程。
就绪状态:
当线程对象调用了start()方法之后,该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中,要等待JVM里线程调度器的调度。
运行状态:
如果就绪状态的线程获取 CPU 资源,就可以执行 run(),此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂,它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。
阻塞状态:
如果一个线程执行了sleep(睡眠)、suspend(挂起)等方法,失去所占用资源之后,该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种:
等待阻塞:运行状态中的线程执行 wait() 方法,使线程进入到等待阻塞状态。
同步阻塞:线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。
其他阻塞:通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时,线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时,join() 等待线程终止或超时,或者 I/O 处理完毕,线程重新转入就绪状态。
死亡状态:
一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时,该线程就切换到终止状态。
线程的优先级
每一个 Java 线程都有一个优先级,这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。
Java 线程的优先级是一个整数,其取值范围是 1 (Thread.MIN_PRIORITY ) - 10 (Thread.MAX_PRIORITY )。
默认情况下,每一个线程都会分配一个优先级 NORM_PRIORITY(5)。
具有较高优先级的线程对程序更重要,并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是,线程优先级不能保证线程执行的顺序,而且非常依赖于平台。
创建一个线程
Java 提供了三种创建线程的方法:
通过实现 Runnable 接口;
通过继承 Thread 类本身;
通过 Callable 和 Future 创建线程。
创建线程的三种方式的对比
1. 采用实现 Runnable、Callable 接口的方式创见多线程时,线程类只是实现了 Runnable 接口或 Callable 接口,还可以继承其他类。
2. 使用继承 Thread 类的方式创建多线程时,编写简单,如果需要访问当前线程,则无需使用 Thread.currentThread() 方法,直接使用 this 即可获得当前线程。
线程的几个主要概念
在多线程编程时,你需要了解以下几个概念:
线程同步
线程间通信
线程死锁
线程控制:挂起、停止和恢复
多线程的使用
有效利用多线程的关键是理解程序是并发执行而不是串行执行的。例如:程序中有两个子系统需要并发执行,这时候就需要利用多线程编程。
通过对多线程的使用,可以编写出非常高效的程序。不过请注意,如果你创建太多的线程,程序执行的效率实际上是降低了,而不是提升了。
请记住,上下文的切换开销也很重要,如果你创建了太多的线程,CPU 花费在上下文的切换的时间将多于执行程序的时间!
多线程下java操作原子性
Atomic原子性如图:
java中实现同步加锁机制:
synchronized锁表
ReentrantLock 锁
参考:http://www.runoob.com/java/java-multithreading.html
Java 给多线程编程提供了内置的支持。 一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。
多线程是多任务的一种特别的形式,但多线程使用了更小的资源开销。
这里定义和线程相关的另一个术语 - 进程:一个进程包括由操作系统分配的内存空间,包含一个或多个线程。一个线程不能独立的存在,它必须是进程的一部分。一个进程一直运行,直到所有的非守护线程都结束运行后才能结束。
多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的。
一个线程的生命周期
线程是一个动态执行的过程,它也有一个从产生到死亡的过程。
下图显示了一个线程完整的生命周期。
新建状态:
使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后,该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序 start() 这个线程。
就绪状态:
当线程对象调用了start()方法之后,该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中,要等待JVM里线程调度器的调度。
运行状态:
如果就绪状态的线程获取 CPU 资源,就可以执行 run(),此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂,它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。
阻塞状态:
如果一个线程执行了sleep(睡眠)、suspend(挂起)等方法,失去所占用资源之后,该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种:
等待阻塞:运行状态中的线程执行 wait() 方法,使线程进入到等待阻塞状态。
同步阻塞:线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。
其他阻塞:通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时,线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时,join() 等待线程终止或超时,或者 I/O 处理完毕,线程重新转入就绪状态。
死亡状态:
一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时,该线程就切换到终止状态。
线程的优先级
每一个 Java 线程都有一个优先级,这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。
Java 线程的优先级是一个整数,其取值范围是 1 (Thread.MIN_PRIORITY ) - 10 (Thread.MAX_PRIORITY )。
默认情况下,每一个线程都会分配一个优先级 NORM_PRIORITY(5)。
具有较高优先级的线程对程序更重要,并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是,线程优先级不能保证线程执行的顺序,而且非常依赖于平台。
创建一个线程
Java 提供了三种创建线程的方法:
通过实现 Runnable 接口;
通过继承 Thread 类本身;
通过 Callable 和 Future 创建线程。
package com.test.dao; import java.util.concurrent.*; /** * Created with IntelliJ IDEA. * User: 简德群 * Date: 2018/3/16 * Time: 11:08 * To change this template use File | Settings | File Templates. */ public class Testmain { public static Callable getCallable(final int i,final int j){ Callable callable = new Callable() { public Integer call() throws Exception { for(int k = 0;k<j;k++) { System.out.println("callable"+i+":"+k); Thread.sleep(1000); } return i; } }; return callable; } public static void testCallable() throws ExecutionException, InterruptedException { ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); Future<Integer> future1 = executorService.submit(getCallable(1,15)); Future<Integer> future2 = executorService.submit(getCallable(2,20)); System.out.println("after sumbit task"); //如果线程1不执行玩,future1.get将停顿在此 Integer result1 = future1.get(); //如果线程1执行完,线程2没有执行完,future2.get()将停顿在此 Integer result2 = future2.get(); System.out.println("result1="+result1+",result2="+result2); executorService.shutdown(); } public static Runnable getRunable(final int i,final int k){ Runnable runnable = new Runnable() { public void run() { for(int j=0;j<k;j++) { try { System.out.println("Runnable"+i+":"+j); Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }; return runnable; } public static void testsubmitRunable() throws ExecutionException, InterruptedException { ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); Future future = executorService.submit(getRunable(1,15)); executorService.submit(getRunable(2,20)); //线程1执行完后才能获取get future.get(); System.out.println("after:"); executorService.shutdown(); } public static void testExcuteRunable() throws ExecutionException, InterruptedException { ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); executorService.execute(getRunable(1,15)); executorService.execute(getRunable(2,20)); //不会受线程1和2的影响 System.out.println("after:"); executorService.shutdown(); } public static void getThread(){ Thread thread = new Thread(getRunable(1,10)); thread.start(); Thread thread2 = new Thread(getRunable(2,10)); thread2.start(); } public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { getThread(); } }
创建线程的三种方式的对比
1. 采用实现 Runnable、Callable 接口的方式创见多线程时,线程类只是实现了 Runnable 接口或 Callable 接口,还可以继承其他类。
2. 使用继承 Thread 类的方式创建多线程时,编写简单,如果需要访问当前线程,则无需使用 Thread.currentThread() 方法,直接使用 this 即可获得当前线程。
线程的几个主要概念
在多线程编程时,你需要了解以下几个概念:
线程同步
线程间通信
线程死锁
线程控制:挂起、停止和恢复
多线程的使用
有效利用多线程的关键是理解程序是并发执行而不是串行执行的。例如:程序中有两个子系统需要并发执行,这时候就需要利用多线程编程。
通过对多线程的使用,可以编写出非常高效的程序。不过请注意,如果你创建太多的线程,程序执行的效率实际上是降低了,而不是提升了。
请记住,上下文的切换开销也很重要,如果你创建了太多的线程,CPU 花费在上下文的切换的时间将多于执行程序的时间!
多线程下java操作原子性
Atomic原子性如图:
package com.test.dao; import java.util.concurrent.CountDownLatch; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class AtomicMain { //让整数具有原子性 private AtomicInteger count =new AtomicInteger(0); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5); final AtomicMain atomicMain = new AtomicMain(); //线程个数 final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(150); for(int i=0;i<150;i++){ final int t = i; executorService.execute(new Runnable() { public void run() { System.out.println(t+"="+atomicMain.count.addAndGet(1)); //线程数减1 countDownLatch.countDown(); } }); } //线程未执行完等待 countDownLatch.await(); System.out.println("结果:"+atomicMain.count); executorService.shutdown(); } }
java中实现同步加锁机制:
synchronized锁表
package com.test.dao; public class Test1{ private Integer count =1; public static void main(String[] args) { final Test1 test1 = new Test1(); for(int i=0;i<10;i++){ new Thread(new Runnable() { public void run() { try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (test1.count){ test1.count++; } System.out.println(test1.count); } }).start(); } } }
ReentrantLock 锁
package com.test.dao; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class Test1{ private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); private Integer count =1; public static void main(String[] args) { final Test1 test1 = new Test1(); for(int i=0;i<10;i++){ new Thread(new Runnable() { public void run() { try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } test1.lock.lock(); // synchronized (test1.count){ test1.count++; test1.lock.unlock(); // } System.out.println(test1.count); } }).start(); } } }
参考:http://www.runoob.com/java/java-multithreading.html
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