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java的多线程

时间:2021-04-15 16:45:50 java语言 我要投稿

java的多线程

  认识多任务、多进程、单线程、多线程

  要认识多线程就要从操作系统的原理说起。

  以前古老的DOS操作系统(V 6.22)是单任务的,还没有线程的概念,系统在每次只能做一件事情。比如你在copy东西的时候不能rename文件名。为了提高系统的利用效率,采用批处理来批量执行任务。

  现在的操作系统都是多任务操作系统,每个运行的任务就是操作系统所做的一件事情,比如你在听歌的同时还在用MSN和好友聊天。听歌和聊天就是两个任务,这个两个任务是“同时”进行的。一个任务一般对应一个进程,也可能包含好几个进程。比如运行的MSN就对应一个MSN的进程,如果你用的是windows系统,你就可以在任务管理器中看到操作系统正在运行的进程信息。

  一般来说,当运行一个应用程序的时候,就启动了一个进程,当然有些会启动多个进程。启动进程的时候,操作系统会为进程分配资源,其中最主要的资源是内存空间,因为程序是在内存中运行的。在进程中,有些程序流程块是可以乱序执行的,并且这个代码块可以同时被多次执行。实际上,这样的代码块就是线程体。线程是进程中乱序执行的代码流程。当多个线程同时运行的时候,这样的执行模式成为并发执行。

  多线程的目的是为了最大限度的利用CPU资源。

  Java编写程序都运行在在Java虚拟机(JVM)中,在JVM的内部,程序的多任务是通过线程来实现的。每用java命令启动一个java应用程序,就会启动一个JVM进程。在同一个JVM进程中,有且只有一个进程,就是它自己。在这个JVM环境中,所有程序代码的运行都是以线程来运行。

  一般常见的Java应用程序都是单线程的。比如,用java命令运行一个最简单的HelloWorld的Java应用程序时,就启动了一个JVM进程,JVM找到程序程序的入口点main(),然后运行main()方法,这样就产生了一个线程,这个线程称之为主线程。当main方法结束后,主线程运行完成。JVM进程也随即退出 。

  对于一个进程中的多个线程来说,多个线程共享进程的内存块,当有新的线程产生的时候,操作系统不分配新的内存,而是让新线程共享原有的进程块的内存。因此,线程间的通信很容易,速度也很快。不同的进程因为处于不同的内存块,因此进程之间的通信相对困难。

  实际上,操作的系统的多进程实现了多任务并发执行,程序的多线程实现了进程的并发执行。多任务、多进程、多线程的前提都是要求操作系统提供多任务、多进程、多线程的支持。

  在Java程序中,JVM负责线程的调度。线程调度是值按照特定的机制为多个线程分配CPU的使用权。

  调度的模式有两种:分时调度和抢占式调度。分时调度是所有线程轮流获得CPU使用权,并平均分配每个线程占用CPU的时间;抢占式调度是根据线程的优先级别来获取CPU的使用权。JVM的线程调度模式采用了抢占式模式。

  所谓的“并发执行”、“同时”其实都不是真正意义上的“同时”。众所周知,CPU都有个时钟频率,表示每秒中能执行cpu指令的次数。在每个时钟周期内,CPU实际上只能去执行一条(也有可能多条)指令。操作系统将进程线程进行管理,轮流(没有固定的顺序)分配每个进程很短的一段是时间(不一定是均分),然后在每个线程内部,程序代码自己处理该进程内部线程的时间分配,多个线程之间相互的切换去执行,这个切换时间也是非常短的。因此多任务、多进程、多线程都是操作系统给人的一种宏观感受,从微观角度看,程序的运行是异步执行的。

  Java语言的多线程需要操作系统的支持。

  Java 虚拟机允许应用程序并发地运行多个执行线程。Java语言提供了多线程编程的扩展点,并给出了功能强大的线程控制API。

  在Java中,多线程的实现有两种方式:

  扩展java.lang.Thread类

  实现java.lang.Runnable接口

  每个线程都有一个优先级,高优先级线程的执行优先于低优先级线程。每个线程都可以或不可以标记为一个守护程序。当某个线程中运行的代码创建一个新 Thread 对象时,该新线程的初始优先级被设定为创建线程的优先级,并且当且仅当创建线程是守护线程时,新线程才是守护程序。

  当 Java 虚拟机启动时,通常都会有单个非守护线程(它通常会调用某个指定类的 main 方法)。Java 虚拟机会继续执行线程,直到下列任一情况出现时为止:

  调用了 Runtime 类的 exit 方法,并且安全管理器允许退出操作发生。

  非守护线程的所有线程都已停止运行,无论是通过从对 run 方法的调用中返回,还是通过抛出一个传播到 run 方法之外的异常。

  线程的生命周期:

  新建状态:用new语句创建的线程对象处于新建状态,此时它和其它的java对象一样,仅仅在堆中被分配了内存

  就绪状态:当一个线程创建了以后,其他的线程调用了它的start()方法,该线程就进入了就绪状态。处于这个状态的线程位于可运行池中,等待获得CPU的使用权

  运行状态:处于这个状态的`线程占用CPU,执行程序的代码

  阻塞状态:当线程处于阻塞状态时,java虚拟机不会给线程分配CPU,直到线程重新进入就绪状态,它才有机会转到运行状态。

  阻塞状态分为三种情况:

  1、 位于对象等待池中的阻塞状态:当线程运行时,如果执行了某个对象的wait()方法,java虚拟机就回把线程放到这个对象的等待池中

  2、 位于对象锁中的阻塞状态,当线程处于运行状态时,试图获得某个对象的同步锁时,如果该对象的同步锁已经被其他的线程占用,JVM就会把这个线程放到这个对象的琐池中。

  3、 其它的阻塞状态:当前线程执行了sleep()方法,或者调用了其它线程的join()方法,或者发出了I/O请求时,就会进入这个状态中。

  一、创建并运行线程

  当调用start方法后,线程开始执行run方法中的代码。线程进入运行状态。可以通过Thread类的isAlive方法来判断线程是否处于运行状态。当线程处于运行状态时,isAlive返回true,当isAlive返回false时,可能线程处于等待状态,也可能处于停止状态。