java 第十一章多线程技术

第十一章多线程技术
多线程大量应用于网络编程和服务器端程序的开发。
eg:UI系统底层原理，OS底层原理。

11.1 基本概念
11.1.1 程序program
1，静态概念，对应于操作系统中的一个可执行文件。
执行可执行文件将会加载该程序到内存中并开始执行，
这便产生了进程。

11.1.2 进程process 1，执行中的程序叫做进程，这是一个动态概念2，进程特点：.进程是程序的一次动态执行过程，占用特定的地址空间。.每个进程由：cpu,date,code组成。进程之间相互独立。.多任务操作系统将cpu时间动态划分给每个进程。操作系统同时执行多个进程，每个进程独立运行。.进程查看：win:Ctrl+Alt+Del.11.1.3 线程1，一个进程产生多个线程，又称：轻量级进程。线程与多个进程可以共享os的某些资源。同一进程的多个线程也可共享此进程的某些资源。2，线程特点.一个进程内部的一个执行单元.一个进程可以拥有多个并行的线程.一个进程的多个线程共享相同的内存单元/地址空间。.线程间通信便捷，信息传递快。.线程的启动，中断，消亡。消耗资源很少。11.1.4 线程和进程的区别 .每个进程之间有独立的代码和数据空间，进程间的切换消耗大。.同一进程线程共享代码和数据空间，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器(pc),线程切换开销小。.线程和进程根本区别：进程是资源分配单位，线程是调度和执行单位。.多进程：在os中同时运行多个任务。.多线程：同一应用中有多个顺序流同时执行。.线程是进程的一部分.单线程：一个没有线程的进程。.系统运行时为每个进程分配内存，不会为线程分配内存。.线程组间共享所属进程资源。 11.1.5 进程与程序的区别1，程序是一组指令集合，他是静态实体，没有执行的含义。进程是一个动态实体，有自己的生命周期。一个进程有且仅对应一个程序。一个程序可以对应多个进程，或没有。进程并发性和交互性。

11.2 java中如何实现多线程：“Thread类，Runnable接口，callable接口”
11.2.1 通过继承Thread类实现多线程
1，实现步骤
在Java中负责实现线程功能的类是java.lang.Thread类。
通过创建Thread类的实列来创建新的线程。
每个线程都是通过某个特定的Thread对象所对应的方法run(),
来完成其操作的，方法run()称为线程体。

 2，代码实现 //自定义类继承Thread类public class TestThread extends Thread{//run()方法里面是线程体public void run(){for(int i=0;i<100;i++){//getName()方法用于返回线程名称 System.out.println(this.getName() + ":" + i)}} }    public static void main(String[] args){//创建线程对象 TestThread thread1 = new TestThread(); //启动线程thread1.start();TestThread thread2 = new TestThread(); thread2.start();} 3，这种方法的缺点如果类已经继承了一个类，则无法再继承thread类。11.2.2 通过Runnable接口实现多线程1，开发过程中，更多的是通过Runnable接口实现多线程，其克服了Thread类的缺点。实现Runnable接口的同时还可以继承某个类。2，代码实现//自定义类实现Runnable接口 public class TestThread2 implements Runnable{//run方法里面是线程体public void run(){for(int i=0;i<100;i++){System.out.print(Thread.currentThread().getName() +":"+ i);}} } public static void main(String[] args){//创建线程对象，把实现了Runnable接口的对象作为参数传入Thread thread1 = new Thread(new TestThread2);thread1.start();thread thread2 = new Thread(new TestThread2);thread2.start(); }

11.3 线程状态和生命周期
11.3.1 线程状态：New,Runnable,Running,Blocked,Terminated.
1.新生态New:new关键字建立一个对象后，该对象就处于新生态。
拥有自己的空间，调用start()方法后进入就绪状态。

 2，就绪状态Runnable：具备运行条件，未分派cpu.一旦获得cpu,线程就进入运行状态，并自动调用其run()方法。导致线程进入就绪状态的4种原因：新建线程：调用start()方法。阻塞线路：阻塞解除。运行线路：调用yield()方法。运行线路：jvm将cpu资源从本线程切换到其他线程。3，运行状态Runing：运行状态的线程执行run()方法中的代码，直到因调用其他方法而终止，或等待某资源产生阻塞或完成任务死亡。在给定时间片内没有执行结束，线程被系统换下回到就绪状态。也可能由于阻塞事件进入阻塞状态。4，阻塞状态Block:暂停一个线程的执行以等待某个条件发生。导致阻塞的四种原因：.执行sleep(int millsecond)方法，使当前线程休眠，进入阻塞状态。指定时间到了之后，线程进入就绪状态。.执行wait()方法，使当前线程进入阻塞状态。当使用notify()方法唤醒这个线程后，进入就绪状态。.线程运行时，某个操作进入阻塞状态。eg:执行I/O流操作。（read()/wite()方法本身就是阻塞方法），阻塞原因消失后，线程进入就绪状态。. join()线程联合：某线程等待另一线程执行结束并能继续执行时，使用join()方法。5，死亡状态Terminated：线程生命周期的最后一个阶段。线程进入死亡状态后，不能再回到其他状态。 2个线程死亡原因：.正常运行的线程完成run()方法内的全部工作。.线程被强制终止；eg（jdk已废弃）:stop(),destory().11.3.2 终止线程的典型方式通常做法是提供一个boolean型的终止变量，当这个变量为false时，终止线程。public class TestThreadCiycle implements Runnable{String name;boolean live = true;//标记变量，表示线程是否可中止。public TestThreadCiycle(String name){super();this.name = name;} public void run{int i = 0;//当live的值为true时继续线程体；false则结束循环，继而中止线程。while(live){System.out.print(name + (i++));}    }public void terminate(){live = false;}public static void main(String[] args){TestThreadCiycle ttc = new TestThreadCiycle("线程A");Thread t1 = new Thread(ttc);//新生状态t1.start();//就绪状态for(int i = 0;i<100;i++){System.out.println("主线程" + i);} ttc.terminate();System.out.println("ttc stop!");}} 11.3.3 暂停线程执行的常用方式:sleep(),yield()1，两个方法的区别sleep():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。yield():让正在运行的线程直接进入就绪状态，让出cpu的使用权。 11.3.4 联合线程的方法：join();1，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，才能继续执行。

11.4 线程的基本信息和优先级别
11.4.1 获取线程基本信息的方法
isAlive();判断线程是否活着。
getPriority();获得线程优先级数值。
setPriority();设置线程优先级。
setName();给线程一个名字。
getName();取得线程名字。
currentThread(); 取得当前正在运行线程对象，也就是取得自己本身。

11.4.2 线程的优先级处于就绪状态的线程，会进入“就绪队列”等待jvm来挑选。线程优先级：1~10，默认优先级为5.获得线程优先级：int getPriority();设置线程优先级：void setPriority();优先级低只代表着获得调度概率低，并不绝对先调度优先级高的线程后再调度优先级低的线程。

11.5 线程同步
处理多线程问题时，如果多个线程同时访问同一个对象，
并且某些线程还想修改这个对象时，就需要用到“线程同步”机制。

11.5.1 什么是线程同步1.同步问题的提出同一资源多人都想同时使用。2.线程同步概念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。11.5.2 实现线程同步:synchronized方法，synchronized块，lock.lock 由于同一进程的多个线程共享一块存储空间，带来方便的同时，也带来访问冲突。private关键字保障了数据对象只能被方法访问 针对对方法提出的两种解决办法：1.synchronized方法：控制对对象的类成员变量的访问，每个对象对应一把锁，每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则所属线程阻塞，方法一旦执行就独占该锁，直到从该方法返回时才将锁释放，此后被阻塞的线程才能获得该锁，从新进入可执行状态。1.语法格式：public synchronized void accessVal(int newVal);2.使用缺陷：若将一个大的方法声明为synchronized将会大大影响程序工作效率。 2.synchronized块：1.精确控制具体成员变量，缩小同步范围，提高效率。语法格式：synchronized(syncObject){//允许访问控制的代码。 } 3.jdk1.5后提供的，简单高效 lock.lock(){try{}catch(){lock.unlock;}} 11.5.3 死锁解决方案1.死锁概念：多个线程各自独占一些共享资源，并且互相等待得到其他线程占用的资源后才能继续，从而导致两个或多个进程都在等待对方释放资源，停止执行的情形。2.死锁原因 同步块需要同时持有多个对象锁 3.死锁状态：两个线程形成相互等待，无法继续运行。 4.死锁的解决办法：同一代码块不要同时持有两个对象锁。

11.6 线程并发协作(生产者-消费者模式)
1.概念：
1.生产者：负责生产数据的模块(方法，对象，线程，进程etc).
2.消费者：负责处理数据的模块(方法，对象，线程，进程etc).
3.缓冲区：介于生产者和消费者之间。是实现并发的核心。

 设置缓冲区的好处：1.实现线程的并发协作。生产者只管往缓冲区里放数据 ，消费者只管从缓冲区取数据。 2.解耦了生产消费关系。生产者和消费者不直接打交道。3.解决忙闲不均，提高效率。生产者生产慢时，缓冲区有数据不影响消费者使用。消费者消费慢时，生产者仍可以继续往缓冲区里面放数据。2，线程并发协作(线程通信)通常用于生产者-消费者模式，情景如下1.生产者消费者共享同一资源，他们相互依赖互为条件。2.生产者未生产之前，消费者要等待，生产之后需要马上通知消费者。3.消费者消费后，要马上通知生产者消费结束，需要继续生产新产品消费。4.生产者-消费者问题中，synchronized仅仅可以阻止并发更新同一个资源，虽然实现了同步，但是不能实现线程之间的通信。3.线程通信常用方法以下方法均是java.lang.Object类的方法，只能在同步方法和同步块中使用，否则会抛出异常。final void waite();表示线程一直等待，直到得到其他线程通知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。4.实际开发中，尤其是“架构对象”中会大量使用生产-消费模式。中高级开发人员必须掌握内容。

11.7 任务定时调度
实际项目开发中使用quanz任务框架来开发，其底层是Timer。

通过Timer，Timertask实现定时启动某个线程，并通过线程执行某个任务的功能1.Timer：jdk提供的一个定时工具，使用的时候会在主线程之外起一个单独的线程执行指定的计划任务。可以指定执行一次或反复多次，起到类似闹钟的作用。 2.TimerTask:是一个实现Runnable接口的抽象类，所以具备多线程的能力。将需要多线程执行的代码写在run()方法内，通过Timer类启动线程的执行。实际使用时，一个Timer可以启动任意多个TimerTask实现的线程，但是多个线程之间会出现阻塞。所以，多个线程之间需要完全独立的话，最好还是一个Timer启动一个TimerTask.

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