下面開始學習Java多線程吧!
寫在前面:Java系統在語言層次上對多線程直接提供支持,多線程的主要目的是將一個程序中的各個程序段并發化,在在通常情況下,Java程序各部分是按順序一次執行的,由于某種原因,需要將這些按順序執行的程序段轉化為并發執行,每個程序段在邏輯上是相互完整的代碼段。實際上,在單處理器上,同一時刻只能執行一個代碼,但是在同一時間段內,這些代碼交替執行,所謂的“微觀串行,宏觀并行”。
1.線程的幾個相關概念
多線程編程的含義就是將一個程序任務分為幾個可以同時并發執行的子任務。
程序:程序是含有指令和數據的文件,也可以說程序是靜態代碼,被存儲在磁盤或者其他的數據存儲設備中。
進程:進程是程序執行一次的過程。進程是系統運行程序的單位,因此進程是動態的。當程序運行時就會被系統載入內存,并且啟動他的工作。對于完全不相關的程序,在同時執行時,不會做數據的交換,而且可以完全獨立運行。
多任務:多任務是在一個系統中可以同時運行多個進程。每個進程都是獨立的任務,每個進程都有自己獨立的內存。所謂的同時運行進程,其實是操作系統將資源分配給各個進程以后,每個進程在CPU上交替運行。
線程:線程是比進程更小的執行單位。一個進程執行過程可以產生多個線程,形成多條執行路徑,提高了運行效率。不同的是,同類的多個線程共享同一塊內存,在進行各個線程的切換時開銷比進程小很多。
多線程:同時執行一個以上的線程,一個線程的執行不必等到另一個線程執行完成在執行。
2.線程的狀態與生命周期
每個Java程序都有一個默認的主線程,對于應用程序來說其主線程就是main()方法執行的線程。要想實現多線程,必須在主線程中創建新的線程對象,Java語言使用Thread類及其子類的對象來表示線程,新線程的建立在它完整的生命周期中通常要經歷五種狀態,通過線程的控制和調度可以實現這幾種狀態之間的轉化。
1. 新建狀態:線程對象聲明和創建,未被執行之前。
2. 就緒狀態:處于新建狀態的線程被啟動后進入線程隊列排隊等待CPU時間片。
3. 運行狀態:就緒狀態的線程被調度并獲得CPU資源。
4. 阻塞狀態:在特殊情況下讓出CPU資源暫時中止自己的執行。
5. 消亡狀態:線程執行完成或者程序停止運行。
3.線程的優先級與調度
在多線程系統中,每個線程都會被賦予一個優先級。優先級高的線程可以在一段時間內獲得比優先級低的線程更多的執行時間。優先級相同時先來先用。
創建一個新的線程的優先級規則:
- 新建線程的優先級繼承創建它的父線程的優先級,父線程是指創建新線程對象語句所在的線程。
- 一般情況下,主線程具有普通優先級,優先級從低到高用1-10來表示。
4.Java中多線程的創建
4.1繼承Thread類創建線程
當我們發現程序可以分頭執行時,就可以通過創建多線程分頭工作,在只有一個CPU的情況下,程序運行時間并不會因為采取多線程而減少,但是整體的感覺可能比較好。
Java語言中實現多線程的第一種方法,繼承java.lang包中的Thread類。Java語言中已經定義了Thread類,該類中定義的方法可以實現線程的產生,執行,終止與查看進程的執行狀態。
例:利用Thread類的子類創建線程。
class MyThread extends Thread{
private String who;
public MyThread(String name){
who=name;
}
public void run(){
for(int i=0;i<2;i++){
try{
sleep((int)(1000*Math.random()));
}
catch(InterruptedException e){}
System.out.println(who+"正在運行...");
}
}
}
public class A_1{
public static void main(String[] args){
MyThread you=new MyThread("你");
MyThread she=new MyThread("她");
you.start();
she.start();
System.out.println("主方法運行結束");
}
}
/**
主方法運行結束
你正在運行...
她正在運行...
你正在運行...
你正在運行...
*/
語法:
class 類名 extends Thread{
類中的成員變量;
類中的成員方法;
修飾符 run(){
線程代碼;
}
}
4.2實現Runnable接口創建線程
由于Java不支持多重繼承,如果某個類已經繼承了其它的父類,將無法通過繼承Thread類來創建線程。于是出現了Java中實現多線程的第二種方法,也是比較常用的一種方法,通過實現Runnable接口創建線程,這種方法可以使線程具有其它類的一些特征,極具靈活性。
例:利用Runnable接口創建線程。
class MyThread extends Thread{
private String who;
public MyThread(String name){
who=name;
}
public void run(){
for(int i=0;i<2;i++){
try{
sleep((int)(1000*Math.random()));
}
catch(InterruptedException e){}
System.out.println(who+"正在運行...");
}
}
}
public class A_1{
public static void main(String[] args){
MyThread you=new MyThread("你");
MyThread she=new MyThread("她");
you.start();
she.start();
System.out.println("主方法運行結束");
}
}
/**
主方法運行結束
你正在運行...
她正在運行...
你正在運行...
你正在運行...
*/
Runnable是Java語言實現線程的接口。從本質上說,實現線程的類必須實現該接口。其實Thread就是直接繼承Object類并且實現Runnable接口。
5.多線程的同步控制
當多個線程之間共享數據,若線程還是異步的方式訪問共享數據,有時候是不安全和不符合邏輯的。此時,當一個線程對共享數據進行修改時,在沒有完成相關操作之前,其它線程不能打斷它。否則就會破壞數據的完整性,得到一個錯誤的結果。這就是線程的同步。
線程的同步控制是在數據的共享基礎之上的,是為了解決多個線程共享數據導致的數據不一致問題。在同一時刻只允許一個線程處于操作中,這就是同步控制中的"線程間互斥"。
在并發程序中,對多線程共享的資源或數據稱為臨界資源,把線程中訪問臨界資源的代碼成為臨界代碼。臨界資源在一個時刻只能被一個線程訪問,而訪問臨界資源的代碼就是臨界代碼。
Java技術用對象"互斥鎖"的機制來實現線程間的互斥操作。
關于互斥鎖的機制下篇文章講解。
6.線程之間的通信
多線程的執行往往需要相互之間的配合,為了更加有效的協調不同線程的工作,需要在線程間建立溝通渠道,通過線程間的對話來解決線程的同步問題,而不僅僅是依靠互斥機制。
Java.lang.Object中的wait()和notify()等方法為線程間的通信提供了有效手段。對于一個線程,若基于對象x調用wait()方法或notify()方法,該線程必須已經獲得對象x的互斥鎖。也就是說,wait()和notify()只能在同步代碼里調用。
sleep()和wait()方法都能使線程堵塞,區別是:wait()方法在放棄CPU資源的同時交出了資源控制權,而sleep()方法無法做到。
到此這篇關于Java深入淺出講解多線程的概念到使用的文章就介紹到這了,更多相關Java多線程內容請搜索html5模板網以前的文章希望大家以后多多支持html5模板網!