Java中的线程

目录

线程

一个线程的生命周期

线程的创建与启动

线程的终止

线程的同步机制

线程的通知机制

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线程

一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

多线程是多任务的一种特别的形式，但多线程使用了更小的资源开销。

这里定义和线程相关的另一个术语 - 进程：一个进程包括由操作系统分配的内存空间，包含一个或多个线程。一个线程不能独立的存在，它必须是进程的一部分。一个进程一直运行，直到所有的非守护线程都结束运行后才能结束。

多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的。

一个线程的生命周期

线程是一个动态执行的过程，它也有一个从产生到死亡的过程。

下图显示了一个线程完整的生命周期。

• 新建状态:

  使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后，该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序 start() 这个线程。

• 就绪状态:

  当线程对象调用了start()方法之后，该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中，要等待JVM里线程调度器的调度。

• 运行状态:

  如果就绪状态的线程获取 CPU 资源，就可以执行 run()，此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂，它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。

• 阻塞状态:

  如果一个线程执行了sleep（睡眠）、suspend（挂起）等方法，失去所占用资源之后，该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种：

  • 等待阻塞：运行状态中的线程执行 wait() 方法，使线程进入到等待阻塞状态。

  • 同步阻塞：线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。

  • 其他阻塞：通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时，线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时，join() 等待线程终止或超时，或者 I/O 处理完毕，线程重新转入就绪状态。

• 死亡状态:

  一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时，该线程就切换到终止状态。

线程的创建与启动

Java 提供了三种创建线程的方法：

• 通过实现 Runnable 接口；
• 通过继承 Thread 类本身；
• 通过 Callable 和 Future 创建线程。

方法一：实现Runnable接口

这是因为 java 不允许多重继承，如果你的类已经继承于别的类，又要作为线程来运行，则可以使用这种方式

public class Hello implements  Runnable{
       public void run(){
               //填写要干的事
   }
}
Hello obj=new Hello();
Thread t=new Thread(obj);
t.start();                             //线程的启动

方法二： 继承 Thread 类

public class Hello  extends Thread{
        public void  run(){
                 //填写要干的事
     }
}
new Hello().start;               //线程的启动

方法三：通过 Callable 和 Future 创建线程

• 1. 创建 Callable 接口的实现类，并实现 call() 方法，该 call() 方法将作为线程执行体，并且有返回值。

• 2. 创建 Callable 实现类的实例，使用 FutureTask 类来包装 Callable 对象，该 FutureTask 对象封装了该 Callable 对象的 call() 方法的返回值。

• 3. 使用 FutureTask 对象作为 Thread 对象的 target 创建并启动新线程。

• 4. 调用 FutureTask 对象的 get() 方法来获得子线程执行结束后的返回值。

创建线程的三种方式的对比：

• 采用实现 Runnable、Callable 接口的方式创建多线程时，线程类只是实现了 Runnable 接口或 Callable 接口，还可以继承其他类。

• 使用继承 Thread 类的方式创建多线程时，编写简单，如果需要访问当前线程，则无需使用 Thread.currentThread() 方法，直接使用 this 即可获得当前线程。

线程的终止

当一个线程的start()调用后，线程为Alive状态。当一个线程的主函数run()退出后，线程死亡(Dead);想让一个线程终止，就是要想办法让它从run()中退出来。当一个线程在sleep的时候，必须使用t.interrupt()来中断目标线程才可以使线程退出。等待线程的退出t.join();

//线程的终止
public class Test1 extends Thread{
  public boolean quitflag=false;
  public void run()
  {
    for(int i=0;i<10;i++){
       if(quitflag){         
         break;
       }
       System.out.println("---------");
       try {
           Thread.sleep(1000);
       } catch (InterruptedException e) {
           e.printStackTrace();
       }
     }
  }
}
 
public class Hello {
  public static void main(String[] args) {
    // TODO 自动生成的方法存根
    Test1 t1=new Test1();
    t1.start();
    //接受用户输入 输入后终止线程
    InputStreamReader m=new InputStreamReader(System.in);
    BufferedReader read=new BufferedReader(m);
    try {
       read.readLine();
       read.close();
       t1.quitflag=true;       //线程终止
       t1.interrupt();         //使正在sleep的线程终止
       t1.join();             //等待线程退出
    } catch (Exception e) {
       // TODO 自动生成的 catch 块
       e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("结束了");
  }
}

线程的同步机制

当两个或多个线程同时访问一个对象时，可能发生数据不同步的现象。为了实现多线程对同一对象的同步访问，引入互斥锁的概念。

synchronized(lock)               //申请锁
{         
            //关键代码
}

• 若别的线程正持有该锁，则本线程阻塞等待
• 若此锁空闲，则本线程持有锁，进入大括号执行，完毕后释放锁

线程的通知机制

wait/notify 通知机制 

1. 调用 wait(),notify(),notifyAll()时需要先对调用对象加锁。
2. 调用wait()方法后，线程由RUNNING变为WAITING，并将当前线程放置于对象等待队列，释放锁
3. notify(),notifyAll()方法被调用后，等待线程依然不会从wait()方法返回，而是等调用notify(),notifyAll()的线程释放该锁之后,等待线程才有机会从wait()返回。
4. notify()方法将等待队列中的一个等待线程从等待队列中移到同步队列中，而 notifyAll()方法则是把所有等待线程从等待队列中移到同步队列中，被移动的线程的状态由WAITING变成BLOCKED
5. 从wait()方法返回的前提是获得了调用对象的锁。

   public class Test1 {
     static boolean flag=true;
     static Object lock=new Object();
    
     public static void main(String[] args) {
       One a=new One();
       a.start();
       Two b=new Two();
       b.start();
     }
     
     static class One extends Thread{
       public void run(){
          synchronized(lock){
            while(flag){
              try {
                System.out.println("flag is true");
                lock.wait();       //线程等待，释放锁
              } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
              }
            }
            System.out.println("结束");
          }
        }
       }
     static class Two extends Thread{
       public void run(){
          synchronized (lock) {
            System.out.println("flag is false");
            flag=false;
            lock.notify();
            System.out.println("notify之后，不会立即退出！");
          }
       }
     }
   }