基本概念:程序、进程、线程
程序(program)
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,静态对象。
进程(process)
是程序的一次执行过程,或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程:有它自身的产生、存在和消亡的过程。——生命周期
如:运行中的QQ,运行中的MP3播放器
程序是静态的,进程是动态的
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
线程(thread)
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。
若一个进程同一时间并行执行多个线程,就是支持多线程的
线程作为调度和执行的单位,每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器(pc),线程切换的开销小
一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间它们从同一堆中分配对象,可以 访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资 源可能就会带来安全的隐患
单核CPU和多核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。如果有某个人不想交钱,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,其实至少有三个线程: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。
并行与并发
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。
背景:以单核CPU为例,只使用单个线程先后完成多个任务(调用多个方法),肯定比用多个线程来完成用的时间更短,为何仍需多线程呢?
多线程程序的优点:
1. 提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义,可增强用户体验。
2. 提高计算机系统CPU的利用率
3. 改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程,独立运行,利于理解和修改
何时需要多线程
程序需要同时执行两个或多个任务。
程序需要实现一些需要等待的任务时,如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等。
需要一些后台运行的程序时
线程的创建和使用
注意:
下面的程序不是多线程!
public class Sample { public void method1(String str) { System.out.println(str); } public void method2(String str) { method1(str); } public static void main(String[] args) { Sample s = new Sample(); s.method2("hello!"); } }
线程的创建和启动
Java语言的JVM允许程序运行多个线程,它通过java.lang.Thread类来体现。
Thread类的特性
每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的,经常 把run()方法的主体称为线程体
通过该Thread对象的start()方法来启动这个线程,而非直接调用run()
Thread类
构造器
Thread():创建新的Thread对象
Thread(String threadname):创建线程并指定线程实例名
Thread(Runnable target):指定创建线程的目标对象,它实现了Runnable接口中的run方法
Thread(Runnable target, String name):创建新的Thread对象
API中创建线程的两种方式
JDK1.5之前创建新执行线程有两种方法:
继承Thread类的方式
实现Runnable接口的方式
方式一:继承Thread类
1) 定义子类继承Thread类。
2) 子类中重写Thread类中的run方法。
3) 创建Thread子类对象,即创建了线程对象。
4) 调用线程对象start方法:启动线程,调用run方法。
注意点:
1. 如果自己手动调用run()方法,那么就只是普通方法,没有启动多线程模式。
2. run()方法由JVM调用,什么时候调用,执行的过程控制都有操作系统的CPU
调度决定。
3. 想要启动多线程,必须调用start方法。
4. 一个线程对象只能调用一次start()方法启动,如果重复调用了,则将抛出以上 的异常“IllegalThreadStateException”。
方式二:实现Runnable接口
1) 定义子类,实现Runnable接口。
2) 子类中重写Runnable接口中的run方法。
3) 通过Thread类含参构造器创建线程对象。
4) 将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造器中。
5) 调用Thread类的start方法:开启线程,调用Runnable子类接口的run方法。
继承方式和实现方式的联系与区别
public class Thread extends Object implements Runnable
区别
继承Thread:线程代码存放Thread子类run方法中。
实现Runnable:线程代码存在接口的子类的run方法。
实现方式的好处
避免了单继承的局限性
多个线程可以共享同一个接口实现类的对象,非常适合多个相同线 程来处理同一份资源。
Thread类的有关方法
void start(): 启动线程,并执行对象的run()方法
run(): 线程在被调度时执行的操作
String getName(): 返回线程的名称
void setName(String name):设置该线程名称
static Thread currentThread(): 返回当前线程。在Thread子类中就是this,通常用于主线程和Runnable实现类
static void yield():线程让步
暂停当前正在执行的线程,把执行机会让给优先级相同或更高的线程
若队列中没有同优先级的线程,忽略此方法
join() :当某个程序执行流中调用其他线程的 join() 方法时,调用线程将 被阻塞,直到join() 方法加入的 join 线程执行完为止
低优先级的线程也可以获得执行
static void sleep(long millis):(指定时间:毫秒)
令当前活动线程在指定时间段内放弃对CPU控制,使其他线程有机会被执行,时间到后 重排队。
抛出InterruptedException异常
stop(): 强制线程生命期结束,不推荐使用
boolean isAlive():返回boolean,判断线程是否还活着
线程的调度
调度策略
时间片
抢占式:高优先级的线程抢占CPU
Java的调度方法
同优先级线程组成先进先出队列(先到先服务),使用时间片策略
对高优先级,使用优先调度的抢占式策略
线程的优先级
线程的优先级等级
MAX_PRIORITY:10
MIN _PRIORITY:1
NORM_PRIORITY:5
涉及的方法
getPriority() :返回线程优先值
setPriority(int newPriority) :改变线程的优先级
说明
线程创建时继承父线程的优先级
低优先级只是获得调度的概率低,并非一定是在高优先级线程之后才被调用
补充:线程的分类
Java中的线程分为两类:一种是守护线程,一种是用户线程。
它们在几乎每个方面都是相同的,唯一的区别是判断JVM何时离开。
守护线程是用来服务用户线程的,通过在start()方法前调用thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程。
Java垃圾回收就是一个典型的守护线程。
若JVM中都是守护线程,当前JVM将退出。
形象理解:兔死狗烹,鸟尽弓藏