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多线程介绍

时间:2023-07-05 21:23:16浏览次数:70  
标签:状态 多线程 生产者 介绍 线程 执行 方法 就绪

什么是程序?
程序(Program)是一个静态的概念,一般对应于操作系统中的一个可执行文件。
什么是进程?
执行中的程序叫做进程(Process),是一个动态的概念。其实进程就是一个在内存中独立运行的程序空间 。
现代操作系统比如Mac OS X,Linux,Windows等,都是支持“多任务”的操作系统,叫“多任务”呢?简单地说,就是操作系统可以同时运行多个任务。
打个比方,你一边在用逛淘宝,一边在听音乐,一边在用微信聊天,这就是多任务,至少同时有3个任务正在运行。还有很多任务悄悄地在后台同时运行着,只是桌面上没有显示而已。
什么是线程?
线程(Thread)是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位。
有些进程还不止同时干一件事,比如微信,它可以同时进行打字聊天,视频聊天,朋友圈等事情。
在一个进程内部,要同时干多件事,就需要同时运行多个“子任务”,我们把进程内的这些“子任务”称为线程(Thread)。
为了提高生产率,有两种办法:
1.单进程多线程方式 2.多进程多线程
总结
1.线程是程序执行的最小单位,而进程是操作系统分配资源的最小单位;
2.一个进程由一个或多个线程组成,线程是一个进程中代码的不同执行路线;
3.进程之间相互独立,但同一进程下的各个线程之间共享程序的内存空间(包括代码段、数据集、堆等)及一些进程级的资源(如打开文件和信号),某进程内的线程在其它进程不可见;
4.调度和切换:线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。
什么是并发
并发是指在一段时间内同时做多个事情。当有多个线程在运行时,如果只有一个CPU,这种情况下计算机操作系统会采用并发技术实现并发运行,
具体做法是采用“ 时间片轮询算法”,在一个时间段的线程代码运行时,其它线程处于就绪状。这种方式我们称之为并发。(Concurrent)。
串行(serial):一个CPU上,按顺序完成多个任务
并行(parallelism):指的是任务数小于等于cpu核数,即任务真的是一起执行的
并发(concurrency):一个CPU采用时间片管理方式,交替的处理多个任务。一般是是任务数多于cpu核数,通过操作系统的各种任务调度算法,实现用多个任务“一起”执行(实际上总有一些任务不在执行,因为切换任务的速度相当快,看上去一起执行而已)
线程的执行特点:启动方与被启动方并列执行;
什么是主线程以及子线程
主线程
当Java程序启动时,一个线程会立刻运行,该线程通常叫做程序的主线程(main thread),即main方法对应的线程,它是程序开始时就执行的。
Java应用程序会有一个main方法,是作为某个类的方法出现的。当程序启动时,该方法就会第一个自动的得到执行,并成为程序的主线程。也就是说,main方法是一个应用的入口,也代表了这个应用的主线程。
JVM在执行main方法时,main方法会进入到栈内存,JVM会通过操作系统开辟一条main方法通向cpu的执行路径,cpu就可以通过这个路径来执行main方法,而这个路径有一个名字,叫main(主)线程
主线程的特点
1.它是产生其他子线程的线程。
2.它不一定是最后完成执行的线程,子线程可能在它结束之后还在运行。
子线程
在主线程中创建并启动的线程,一般称之为子线程。
线程状态和生命周期
一个线程对象在它的生命周期内,需要经历5个状态。
新生状态(New)
用new关键字建立一个线程对象后,该线程对象就处于新生状态。处于新生状态的线程有自己的内存空间,通过调用start方法进入就绪状态。
就绪状态(Runnable)
处于就绪状态的线程已经具备了运行条件,但是还没有被分配到CPU,处于“线程就绪队列”,等待系统为其分配CPU。
就绪状态并不是执行状态,当系统选定一个等待执行的Thread对象后,它就会进入执行状态。一旦获得CPU,线程就进入运行状态并自动调用自己的run方法。
有4种原因会导致线程进入就绪状态:
1.新建线程:调用start()方法,进入就绪状态;
2.阻塞线程:阻塞解除,进入就绪状态;
3.运行线程:调用yield()方法,直接进入就绪状态;
4.运行线程:JVM将CPU资源从本线程切换到其他线程。
运行状态(Running)
在运行状态的线程执行自己run方法中的代码,直到调用其他方法而终止或等待某资源而阻塞或完成任务而死亡。
如果在给定的时间片内没有执行结束,就会被系统给换下来回到就绪状态。也可能由于某些“导致阻塞的事件”而进入阻塞状态。
阻塞状态(Blocked)
阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生(如某资源就绪)。
有4种原因会导致阻塞:
1.执行sleep(int millsecond)方法,使当前线程休眠,进入阻塞状态。当指定的时间到了后,线程进入就绪状态。
2.执行wait()方法,使当前线程进入阻塞状态。当使用nofity()方法唤醒这个线程后,它进入就绪状态。
3.线程运行时,某个操作进入阻塞状态,比如执行IO流操作(read()/write()方法本身就是阻塞的方法)。只有当引起该操作阻塞的原因消失后,线程进入就绪状态。
4.join()线程联合: 当某个线程等待另一个线程执行结束后,才能继续执行时,使用join()方法。
死亡状态(Terminated)
死亡状态是线程生命周期中的最后一个阶段。线程死亡的原因有两个。一个是正常运行的线程完成了它run()方法内的全部工作;
另一个是线程被强制终止,如通过执行stop()或destroy()方法来终止一个线程(注:stop()/destroy()方法已经被JDK废弃,不推荐使用)。
当一个线程进入死亡状态以后,就不能再回到其它状态了。
线程的使用
终止线程的典型方式
终止线程我们一般不使用JDK提供的stop()/destroy()方法(它们本身也被JDK废弃了)。
通常的做法是提供一个boolean型的终止变量,当这个变量置为false,则终止线程的运行。
线程休眠
sleep()方法:可以让正在运行的线程进入阻塞状态,直到休眠时间满了,进入就绪状态。sleep方法的参数为休眠的毫秒数。
线程联合
当前线程邀请调用方法的线程优先执行,在调用方法的线程执行结束之前,当前线程不能再次执行。
线程A在运行期间,可以调用线程B的join()方法,让线程B和线程A联合。这样,线程A就必须等待线程B执行完毕后,才能继续执行。
join方法的使用
join()方法就是指调用该方法的线程在执行完run()方法后,再执行join方法后面的代码,即将两个线程合并,用于实现同步控制。
当两个线程联合后,线程的执行方式为串行化执行;
什么是线程的优先级
每一个线程都是有优先级的,我们可以为每个线程定义线程的优先级,但是这并不能保证高优先级的线程会在低优先级的线程前执行。
线程的优先级用数字表示,范围从1到10,一个线程的缺省优先级是5。
Java 的线程优先级调度会委托给操作系统去处理,所以与具体的操作系统优先级有关,如非特别需要,一般无需设置线程优先级。
注意
线程的优先级,不是说哪个线程优先执行,如果设置某个线程的优先级高。那就是有可能被执行的概率高。并不是优先执行。
什么是守护线程
在Java中有两类线程:
1.User Thread(用户线程):就是应用程序里的自定义线程。
2.Daemon Thread(守护线程):比如垃圾回收线程,就是最典型的守护线程。
守护线程(即Daemon Thread),是一个服务线程,准确地来说就是服务其他的线程,这是它的作用,而其他的线程只有一种,那就是用户线程。
守护线程特点:
守护线程会随着用户线程死亡而死亡。
守护线程与用户线程的区别:
用户线程,不随着主线程的死亡而死亡。用户线程只有两种情况会死掉,1在run中异常终止。2正常把run执行完毕,线程死亡。
守护线程,随着用户线程的死亡而死亡,当用户线程死亡守护线程也会随之死亡。
同步问题的提出
现实生活中,我们会遇到“同一个资源,多个人都想使用”的问题。 比如:教室里,只有一台电脑,多个人都想使用。
天然的解决办法就是,在电脑旁边,大家排队。前一人使用完后,后一人再使用。
线程同步的概念
处理多线程问题时,多个线程访问同一个对象,并且某些线程还想修改这个对象。 这时候,我们就需要用到“线程同步”。
线程同步其实就是一种等待机制,多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列,等待前面的线程使用完毕后,下一个线程再使用。
死锁及解决方案
“死锁”指的是:
多个线程各自占有一些共享资源,并且互相等待其他线程占有的资源才能进行,而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源,都停止执行的情形。
死锁问题的解决
死锁是由于 “同步块需要同时持有多个对象锁造成”的,要解决这个问题,思路很简单,就是:同一个代码块,不要同时持有两个对象锁。
线程并发协作(生产者/消费者模式)
多线程环境下,我们经常需要多个线程的并发和协作。这个时候,就需要了解一个重要的多线程并发协作模型“生产者/消费者模式”。
角色介绍
1.什么是生产者?生产者指的是负责生产数据的模块(这里模块可能是:方法、对象、线程、进程)。
2.什么是消费者?消费者指的是负责处理数据的模块(这里模块可能是:方法、对象、线程、进程)。
3.什么是缓冲区?消费者不能直接使用生产者的数据,它们之间有个“缓冲区”。生产者将生产好的数据放入“缓冲区”,消费者从“缓冲区”拿要处理的数据。
缓冲区是实现并发的核心,缓冲区的设置有两个好处:
1.实现线程的并发协作
有了缓冲区以后,生产者线程只需要往缓冲区里面放置数据,而不需要管消费者消费的情况;同样,消费者只需要从缓冲区拿数据处理即可,也不需要管生产者生产的情况。
这样,就从逻辑上实现了“生产者线程”和“消费者线程”的分离,解除了生产者与消费者之间的耦合。
2.解决忙闲不均,提高效率
生产者生产数据慢时,缓冲区仍有数据,不影响消费者消费;消费者处理数据慢时,生产者仍然可以继续往缓冲区里面放置数据 。
线程并发协作总结
线程并发协作(也叫线程通信)
生产者消费者模式:生产者和消费者共享同一个资源,并且生产者和消费者之间相互依赖,互为条件。
对于生产者,没有生产产品之前,消费者要进入等待状态。而生产了产品之后,又需要马上通知消费者消费。
对于消费者,在消费之后,要通知生产者已经消费结束,需要继续生产新产品以供消费。
在生产者消费者问题中,仅有synchronized是不够的。synchronized可阻止并发更新同一个共享资源,实现了同步但是synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递(通信)。
那线程是通过哪些方法来进行消息传递(通信)的呢?见如下总结:
方法名                  作 用
final void wait()             表示线程一直等待,直到得到其它线程通知
void wait(long timeout)           线程等待指定毫秒参数的时间
final void wait(long timeout,int nanos)   线程等待指定毫秒、微秒的时间
final void notify()             唤醒一个处于等待状态的线程
final void notifyAll()            唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程,优先级别高的线程优先运行
以上方法均是java.lang.Object类的方法;都只能在同步方法或者同步代码块中使用,否则会抛出异常。

标签:状态,多线程,生产者,介绍,线程,执行,方法,就绪
From: https://www.cnblogs.com/shidawuyu/p/17529819.html

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