多线程

实现多线程

进程

• 进程：是正在运行的程序
  • 是系统进行资源分配和调用的独立单位
  • 每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源

线程

• 线程：是进程中的单个顺序控制流，是一条执行路径
• 单线程：一个进程如果只有一条执行路径，则称为单线程程序
• 多线程：一个进程如果有多条执行路径，则称为多线程程序

多线程的实现方式（一）

• 继承Thread类

  • 定义一个类MyThread继承Thread类
  • 在MyThread类中重写run()方法
  • 创建MyThread类的对象
  • 启动线程

• 重写run()方法的原因：

  因为run()是用来封装被线程执行的代码

• run()方法和strat()方法的区别：

  run()：封装线程执行的代码，直接调用，相当于普通代码的调用

  start()：启动线程，然后由JVM调用此线程的run()方法

设置和获取线程名称

• Thread类中设置和获取线程名称的方法

  • void setName(String name)：将此线程的名称更改为等于参数name

  • String getName()：返回此线程的名称

  • 通过Thread类的带参构造方法 Thread(String name) 设置线程名称

  • public static Thread currentThread()：返回对当前正在执行的线程对象的引用

线程调度

• 线程有两种调度模型

  • 分时调度模型：所有线程轮流使用CPU的使用权，平均分配每个线程占用CPU的时间片
  • 抢占式调度模型：优先让优先级高的线程使用CPU，如果线程的优先级相同，则随机选择一个，优先级高的线程获取的CPU时间片相对多一些

• Java使用的是抢占式调度模型

• Thread类中设置和获取线程优先级的方法

  • public final int getPriority()：返回此线程的优先级
  • public final void setPriority(int newPriority)：更改此线程的优先级
  • 线程默认优先级是5；线程优先级的范围是：1~10
  • 线程优先级仅仅表示线程获取CPU时间片的几率高，而不是指执行顺序

线程控制

线程生命周期

多线程的实现方式（二）

• 方式：实现Runnable接口
  • 定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
  • 在MyRunnable类中重写run()方法
  • 创建MyRunnable类的对象
  • 创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
  • 启动线程
• 相比继承Thread类，实现Runnable接口的好处
  1. 避免了Java单继承的局限性
  2. 适合多个相同程序的代码去处理同一个资源的情况，把线程和程序的代码、数据有效分离

线程同步

同步代码块

• 锁多条语句操作共享数据，可以使用同步代码块实现

• 格式：

  synchronized(任意对象){
      多条语句操作共享数据的代码
  }
  
  // synchronized(任意对象)：相当于给代码加锁了，任意对象可以看成是一把锁
  

• 同步的好处和弊端

  • 好处：解决了多线程的数据安全问题
  • 弊端：当线程很多时，因为每个线程都需要判断同步上的锁，会耗费资源，降低程序的运行效率

同步方法

• 同步非静态方法：就是把 synchronized 关键字加到方法上

  • 格式：

    修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(方法参数){ }
    

  • 同步非静态方法的锁对象：this

• 同步静态方法：就是把 synchronized 关键字加到静态方法上

  • 格式：

    修饰符 static synchronized 返回值类型 方法名(方法参数){ }
    

  • 同步静态方法的锁对象：类名.class

线程安全的类

• StringBuffer

  • 线程安全，可变的字符序列
  • 从版本JDK5开始，被StringBuilder替代。通常使用StringBuilder类，因为它支持所有相同的操作，但它更快（不执行同步）

• Vector

  • 从Java2平台开始，该类改进了List接口，使其成为Java Collections Framework的成员。与新的集合实现不同，Vector被同步。如果不需要线程安全的实现，可使用ArrayList代替Vector

• Hashtable

  • 该类实现了一个哈希表。它将键映射到值。任何非null对象都可以用作键或者值

• Collections类也提供了多个静态方法实现List和Map的实现类的线程安全，例如：

  方法名	说明
  static Collection synchronizedCollection(Collection c)	返回由指定集合支持的同步（线程安全）集合。
  static List synchronizedList(List c)	返回由指定列表支持的同步（线程安全）列表。
  static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(**Map<K,V> ** c)	返回由指定地图支持的同步（线程安全）映射。

Lock锁

• Lock实现提供比使用synchronized方法和语句可以获得更广泛的锁定操作

• Lock中提供了获得锁和释放锁的方法

  • void lock()：获得锁
  • void unlock()：释放锁

• Lock是接口，可以采用它的实现类ReentrantLock来实例化

  • ReentrantLock的构造方法

    ReentrantLock()：创建一个ReentrantLock的实例
    

生产者和消费者

概述

• 生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式，所谓生产者消费者问题，实际上主要包含了两类线程：
  • 一类是生产者线程用于生产数据
  • 一类是消费者线程用于消费数据
• 为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域，类似于仓库
  • 生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中，并不需要关心消费者的行为
  • 消费者只需要从共享数据区中去获取数据，并不需要关心生产者的行为

• 为了体现生产和消费过程中的等待和唤醒，Java提供了几个方法在Object类中

  • Object类的等待和唤醒方法：

    方法名	说明
    void wait()	导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的notify()方法或notifyAll()方法
    void notify()	唤醒正在等待对象监视器的单个线程
    void notifyAll()	唤醒正在等待对象监视器的所有线程