多线程/概念/生命周期

2016-09-01 本文已影响45人米刀灵

概念：
进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位。不同的进程使用不同的内存空间。一个进程可以包括多个线程。一个进程的内存空间对他的每个线程是共享的。每个线程有自己的执行堆栈和程序计数器为其执行上下文。

(1)需要频繁创建销毁的优先用线程
(2)需要进行大量计算的优先使用线程
(3)强相关的处理用线程，弱相关的处理用进程
(4)可能扩展到多机分布的用进程，多核分布的用线程。
例1：比如迅雷等多线程下载工具就是典型的多线程。一个下载任务进来，迅雷把文件平均分成10份，然后开10个线程分别下载。这时主界面是一个单独的线程，并不会因为下载文件而阻塞，这里这10个线程是共享内存和其他资源的，所以他们可以同时对迅雷打开的这个文件进行读写。要是10个进程就不行了，因为进程之间的数据是相互独立的。
例2：Chrome浏览器就是一个多进程程序，里面的每个标签页，扩展，插件都是单独的进程，各自独占资源，相互隔离，一个进程出错崩溃只会影响一个页面或者插件，再也不会出现Flash插件出错导致整个浏览器崩溃的情况了。
由于不同的进程拥有不同的地址空间，进程间的数据是相互独立的，在确保数据安全的同时，也为数据的共享带来了一定的苦难。为了让不同的进程间可以交换数据，所以提出了IPC这个概念，即进程间通信。
在Java中，如果你的程序是多线程的，则实际上是JVM负责调用操作系统的多线程接口来实现多线程，即一个JVM实例中运行着多个线程。而Java的多进程则需要运行多个JVM，每开启一个子进程则需要新的JVM实例来运行，这样如果有一个进程发生异常，并不影响其它的子进程。

创建：

class MyThread extends Thread{
    private static int num = 0;
    public MyThread(){
        num++;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("主动创建的第"+num+"个线程");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        MyThread thread = new MyThread();
        thread.start();
    }
}

继承Thread类必须重写run()方法。然后通过start()方法去启动线程。注意，不是调用run()方法启动线程。调用run()，是在主线程中直接运行run方法

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        System.out.println("主线程ID："+Thread.currentThread().getId());
        MyRunnable runnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(runnable);
        thread.start();
    }
} 
class MyRunnable implements Runnable{
    public MyRunnable() {
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("子线程ID："+Thread.currentThread().getId());
    }
}

还可以通过实现Runnable接口来实现类似的功能。实现Runnable接口必须重写其run方法。然后通过Thread的start方法来创建一个新线程来执行该子任务。如果调用Runnable的run方法的话，是不会创建新线程的。
事实上，查看Thread类的实现源代码会发现Thread类是实现了Runnable接口的。

状态：

创建（new）状态: 准备好了一个多线程的对象
就绪（runnable）状态: 调用了start()方法, 等待CPU进行调度
运行（running）状态: 执行run()方法
阻塞（blocked）状态: 暂时停止执行, 可能将资源交给其它线程使用
终止（dead）状态: 线程销毁

1.当需要新起一个线程来执行某个子任务时，就创建了一个线程。创建后，不会立即进入就绪状态，线程的运行需要一些条件（比如为线程分配一定的内存空间），只有线程运行需要的所有条件满足了，才进入就绪状态。
2.当线程进入就绪状态后，不代表立刻就能获取CPU执行时间，也许此时CPU正在执行其他的事情，因此它要等待。当得到CPU执行时间之后，线程便真正进入运行状态。
线程在运行状态过程中，可能有多个原因导致当前线程不继续运3.行下去，比如用户主动让线程睡眠（睡眠一定的时间之后再重新执行）、用户主动让线程等待，或者被同步块给阻塞，此时就对应着多个状态：time waiting（睡眠或等待一定的事件）、waiting（等待被唤醒）、blocked（阻塞）。
4.当由于突然中断或者子任务执行完毕，线程就会被消亡。

CPU的一个核在一个时刻只能运行一个线程，当在运行一个线程的过程中转去运行另外一个线程，这个叫做线程上下文切换（对于进程也是类似）。为了被唤醒后能重新继续任务，线程上下文切换过程中会记录程序计数器、CPU寄存器状态等数据。

静态方法：
currentThread()方法
方法currentThread()可以返回代码段正在被哪个线程调用的信息。

public class Run1{
    public static void main(String[] args){                 
    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

sleep()方法
方法sleep()的作用是在指定的毫秒数内让当前“正在执行的线程”休眠（暂停执行）。这个“正在执行的线程”是指this.currentThread()返回的线程。
sleep方法有两个重载版本：

sleep(long millis)     //参数为毫秒
sleep(long millis,int nanoseconds)    //第一参数为毫秒，第二个参数为纳秒

sleep相当于让线程睡眠，交出CPU，让CPU去执行其他的任务。
但是有一点要非常注意，sleep方法不会释放锁，也就是说如果当前线程持有对某个对象的锁，则即使调用sleep方法，其他线程也无法访问这个对象。

public class Test {

    private int i = 10;
    private Object object = new Object();

    public static void main(String[] args) throws IOException  {
        Test test = new Test();
        MyThread thread1 = test.new MyThread();
        thread1.start();
    } 


    class MyThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"进入睡眠状态");
                Thread.currentThread().sleep(10000);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO: handle exception
            }
            System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"睡眠结束");
        }
    }
}

yield()方法
调用yield方法会让当前线程交出CPU权限，让CPU去执行其他的线程。它跟sleep方法类似，同样不会释放锁。但是yield不能控制具体的交出CPU的时间，另外，yield方法只能让拥有相同优先级的线程有获取CPU执行时间的机会。

public class MyThread  extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        long beginTime=System.currentTimeMillis();
        int count=0;
        for (int i=0;i<50000000;i++){
            count=count+(i+1);
            //Thread.yield();
        }
        long endTime=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("用时："+(endTime-beginTime)+" 毫秒！");
    }
}

public class Run {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread t= new MyThread();
        t.start();
    }
}

sleep()，yield()，wait()区别：
1.sleep()方法给其他线程运行机会时不考虑线程的优先级，因此会给低优先级的线程以运行的机会。yield()方法只会给相同优先级或更高优先级的线程以运行的机会。
2.与sleep不同，调用yield方法并不会让线程进入阻塞状态，而是让线程重回就绪状态，像一个新线程一样等待重新获取CPU执行时间。
3.wait()使一个线程处于等待（阻塞）状态，并且释放所持有的对象的锁，而sleep()不会导致锁行为的改变。调用wait()后, 需要别的线程执行notify/notifyAll才能够重新获得CPU执行时间。

实例方法：
start()方法
start()用来启动一个线程，当调用start方法后，系统才会开启一个新的线程来执行用户定义的子任务，在这个过程中，会为相应的线程分配需要的资源。

run()方法
run()方法是不需要用户来调用的，当通过start方法启动一个线程之后，当线程获得了CPU执行时间，便进入run方法体去执行具体的任务。注意，继承Thread类必须重写run方法，在run方法中定义具体要执行的任务。

getId()/getName()方法
getId()的作用是取得线程的唯一标识/名称

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t= Thread.currentThread();
        System.out.println(t.getName()+" "+t.getId());
    }
}

isAlive()方法
方法isAlive()的功能是判断当前线程是否处于活动状态，活动状态就是线程已经启动且尚未终止。

public class MyThread  extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("run="+this.isAlive());
    }
}
public class RunTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread myThread=new MyThread();
        System.out.println("begin =="+myThread.isAlive());
        myThread.start();
        System.out.println("end =="+myThread.isAlive());
    }
}

join()方法
在很多情况下，主线程创建并启动了线程，如果子线程中药进行大量耗时运算，主线程往往将早于子线程结束之前结束。这时，如果主线程想等待子线程执行完成之后再结束，比如子线程处理一个数据，主线程要取得这个数据中的值，就要用到join()方法了。方法join()的作用是等待该线程终止的时间最长为 millis 毫秒。

public class Thread4 extends Thread{
    public Thread4(String name) {
        super(name);
    }
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(getName() + "  " + i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 启动子进程
        new Thread4("new thread").start();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            if (i == 5) {
                Thread4 th = new Thread4("joined thread");
                th.start();
                th.join();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "  " + i);
        }
    }
}

interrupt()方法
停止一个线程可以使用Thread.stop()方法，但最好不用它。该方法是不安全的，已被弃用。
在Java中有以下3种方法可以终止正在运行的线程：

使用退出标志，使线程正常退出，也就是当run方法完成后线程终止
使用stop方法强行终止线程，但是不推荐使用这个方法，因为stop和suspend及resume一样，都是作废过期的方法，使用他们可能产生不可预料的结果。
使用interrupt方法（暂停线程），但这个不会终止一个正在运行的线程，还需要加入一个判断才可以完成线程的停止。

while（！isInterrupted（））{
……
}
//来判断线程是否被中断，这种情况下线程将直接退出。

图例：

参考：http://www.jianshu.com/p/40d4c7aebd66

多线程/概念/生命周期

猜你喜欢

热点阅读