编程开发多线程知识框架笔记

线程任务类只是实现接口,可以继续继承类和实现接口,扩展性强。 缺点: 编程多一层对象包装,如果线程有执行结果是不可以直接返回的。 多线程的实现方案三:Callable和FutureTask 前2种...

编程开发多线程知识框架笔记

• 概念
  • 什么是进程?
    • 运行着的程序叫做进程
  • 什么是线程?
    • 一个进程内部可能并发运行着多个线程,线程是进程内部的一条执行路径,同一类的线程可以共享数据和代码. 线程是轻量级的进程,切换代价较小.
  • 线程和进程的区别
    • 每个进程都有独立的代码和数据空间(进程上下文)，进程间的切换开销大
    • 线程: 同一进程内的线程共享代码和数据空间，线程切换的开销小
    • 多进程: 在操作系统中能同时运行多个任务(程序)
    • 多线程: 在同一进程有多个并发任务在执行
• 创建线程的两种方式:
  • 第一种:
    • (1)实现Runnable接口,重写run(),创建该实现类的对象;
    • (2)再创建Thread类的对象,包装Runnable实现类的对象;
    • (3)调用Thread对象的start()使该线程处于"可执行/可运行"状态,等待虚拟机来调度执行
  • 第二种:
    • (1)继承Thread类,重写run();创建该子类的对象;
    • (2)调用start()使该线程处于"可执行/可运行"状态,等待虚拟机来调度
• 停止(中断)线程的两种方法
  • 第一种:
    • 在线程类中设置一个标志位,通过在其他线程(例如主线程)中修改该标志位的值,来达到停止线程的目的.一般在子线程的run()的循环中需要加上退出条件if(flag){....break;}
  • 第二种:
    • 线程对象调用interrupt()方法
      • (1)要被中断的线程阻塞在sleep()/wait()/join()上,会引发一个 InterruptedException,需要在catch语句中进行处理;
      • (2)不是上述情况下,可以用Thread.interrupted()来获取是否中断的状态,如果是被中断了,则break出来,不再执行后续语句;注意:该方法调用后,会清除"中断标志",下次再调用时,将得到false
• 线程的基本使用方法:
  • public void start()
  • 使该线程开始执行
  • public static Thread currentThread()
  • 返回对当前正在执行的线程对象的引用
  • public final boolean isAlive()
  • 测试线程是否处于活动状态
  • public final String getName()
  • 返回该线程的名称
  • public final void setName(String name)
  • 改变线程名称
  • public final void setDaemon(boolean on)
  • 将该线程标记为守护线程或用户线程
• 线程的调度:
  • 线程睡眠：
    • Thread.sleep(long millis) throws InterruptedException 方法，使线程转到阻塞状态。millis 参数设定睡眠的时间，以毫秒为单位。当睡眠结束后，就转为就绪（Runnable）状态。
  • 线程让步:
    • Thread.yield() 方法，暂停当前正在执行的线程对象，把执行机会让给相同或者更高优先级的线程。
  • 线程加入/合并/加塞：
    • join() throws InterruptedException 方法 在当前线程中调用另一个线程的 join()方法，则当前线程转入WAITING状态，直到另一个线程运行结束，当前线程再由阻塞转为就绪状态。
  • 线程等待：
    • Object 类中的wait() throws InterruptedException 方法，导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 唤醒方法。
  • 线程唤醒：
    • Object 类中的notify()方法，唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。如果所有线程都在此对象上等待，则会选择唤醒其中一个线程。选择是任意性的。
    • Object类中的notifyAll()方法，唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
• 线程的状态转换:
  • 要想实现多线程，必须在主线程中创建新的线程对象。任何线程都具有五种状态：创建、就绪、运行、阻塞、终止。
  • 新建状态(New): 新创建了一个线程对象。 就绪状态(Runnable): 线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取CPU的使用权。 获取了CPU，执行程序代码时也属于就绪状态。 运行状态(Running): 执行run()。 阻塞状态(Blocked): 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种： 同步阻塞：若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池中。运行的线程在获取对象的同步锁时,其他需要该锁的线程将进入同步阻塞状态. 等待阻塞：运行的线程执行wait()方法，JVM会把该线程放入等待池中。 其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。 结束状态(Dead): 线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。
• 调整线程的优先级:
  • Java 提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程。优先级高的线程会获得较多的运行机会。
  • Java 线程的优先级用整数表示，取值范围是 1~10，Thread 类有以下三个静态常量：
  • static int MAX_PRIORITY 线程可以具有的最高优先级，取值为 10。
  • static int MIN_PRIORITY 线程可以具有的最低优先级，取值为 1。
  • static int NORM_PRIORITY 分配给线程的默认优先级，取值为 5。
  • Thread类的setPriority()和getPriority()方法分别用来设置和获取线程的优先级。
• synchronized使用方法:
  • 同步代码块：
    • synchronized放在对象前面限制一段代码的执行 synchronized(this){ //this对象在进入该代码块之后,不能由其他线程访问其同步方法,或执行同步语句块 需要同步的代码; }
    • synchronized(obj){ //obj对象在进入该代码块之后,不能由其他线程访问其同步方法,或执行同步语句块 需要同步的代码; }
  • 同步普通方法：
    • synchronized放在普通方法声明中，表示整个方法为同步方法 public synchronized void sale(){ //进入同步方法后,方法的调用者(this对象)被锁定,在方法执行过程中,不能再用this的同一个对象执行其他同步方法或语句块 需要同步的代码; }
  • 同步静态方法:
    • synchronized放在静态方法声明中，表示整个方法为同步方法 public synchronized static void sale(){ //进入同步静态方法后,代表当前类的Class对象将被锁定,在方法执行过程中,其他线程不能在进入任何本类中的静态同步方法 需要同步的代码; }
• 什么时候需要同步:
  • 1.多线程并发
  • 2.有至少一个线程在修改共享数据的值,可能造成数据的值的不稳定性,影响程序正常安全的运行.
• 多线程安全问题:
  • 当run()方法体内的代码操作到了成员变量(共享数据)时，就可能会出现多线程安全问题(线程不同步问题)。
  • 在方法中尽量少操作成员变量，多使用局部变量
  • 容器类的线程安全:
    • 容器类大多数默认都没有考虑线程安全问题， 程序必须自行实现同步以确保共享数据在多线程下存取不会出错：
    • 1.可以用synchronized来锁住这个对象
    • synchronized(list){ list.add(…); }
    • 2.可以使用java.uitl.Collections的synchronizedXXX()方法来返回一个同步化的容器对象
    • List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
    • 3.可以直接使用线程安全的集合容器类:Vector,Hashtable
• 与线程控制的有关方法
  • 方法 说明
  • start() 新建的线程进入Runnable状态
  • run() 线程进入Running 状态,程序员不要调用该方法,由系统调用
  • wait() 线程进入等待状态，等待被notify，这是一个对象方法，而不是线程方法
  • notify()/notifyAll() 唤醒其他的线程，这是一个对象方法，而不是线程方法
  • static void yield() 线程放弃执行，使其他优先级不低于此线程的线程有机会运行，它是一个静态方法
  • getPriority()/setPriority() 获得/设置线程优先级1-10 5 5
  • interrupt() 打断线程执行
  • static boolean interrupted() 查看线程是否被打断
  • static void sleep() 线程睡眠指定的一段时间
  • join() 调用这个方法的主线程，会等待加入的子线程完成
• 多线程编程一般规则:
  • 如果两个或两个以上的线程都修改一个对象，那么把执行修改的方法定义为被同步的，如果对象更新影响到只读方法，那么只读方法也要定义成同步的。
  • 不要滥用同步。如果在一个对象内的不同的方法访问的不是同一个数据，就不要将方法设置为synchronized的。
  • 如果一个线程必须等待一个对象状态发生变化，那么他应该在对象内部等待，而不是在外部。他可以通过调用一个被同步的方法，并让这个方法调用wait()。
  • 每当一个方法返回某个对象的锁时，它应当调用notifyAll()来让等待队列中的其他线程有机会执行。
  • 记住wait()和notify()/notifyAll()是Object类方法，而不是Thread类的方法。仔细查看每次调用wait()方法，都要有相应的notify()/notifyAll()方法，且它们均作用于同一个对象。
• 后台线程(守护线程)Daemon Thread
  • 在后台运行的线程,为其他的线程提供服务
  • 可以用setDaemon(boolean b)来把一个线程设置成后台线程
  • 经常用于任务结束时的善后处理
  • 典型的后台线程是定时器Timer线程
  • 后台线程的优先级比其他线程的低
  • 如果没有“用户线程”在运行,JVM将退出,守护线程将被自动终止
• 回调
  • 主线程启动了子线程,子线程为主线程准备数据,准备完成之后,反过来调用主线程的方法.因为主线程把this对象给子线程的构造方法传过去了,所以子线程能用这个对象去调用主线程的方法.
  • 主线程创建子线程时,给子线程的构造方法传入某个接口的匿名实现类的对象,并重写方法;子线程在完成了一些工作后,利用这个接口类型的变量进行虚方法调用,调用的是传入构造方法的实参匿名内部类对象里面重写后的方法