多线程:线程之间的共享和协作(一)

    1.线程之间的共享和协作

1.1什么是进程:进程是操作系统进行资源分配的最小单位,其中资源包括:CPU、内存空间、 磁盘 IO 等,同一进程中的多条线程共享该进程中的全部系统资源,而进程和进程 之间是相互独立的。

1.2什么是线程:线程是 CPU 调度的最小单位,必须依赖于进程而存在。

    2.并行和并发的概念:

     并行:同时执行不同的任务;并发:不能脱离时间单位,交替的执行不同的任务

    3.多线程的好处: 充分利用cpu资源;加快用户的响应时间

注意:并不是无穷无尽的创建线程:OS限制:windows最大是2000个,Linux最大是1000个(不改内核的前提),每创建一个线程都要分配一个栈空间。

    4.创建线程的方式:只有两种Thread和Runnable:

(jdk官方给出There are two ways to create a new thread of execution/有两种方式可以创建新的执行线程)

Thread才是Java里对线程的唯一抽象,Runnable只是对任务(业务逻辑)的抽象。Thread可以接受任意一个Runnable的实例并执行

    4.1线程的生命周期-(来源:Java核心知识点整理.pdf):


        在线程的生命周期中,它要经过新建(New)、就绪(Runnable)、运行(Running)、阻塞 (Blocked)和死亡(Dead)5种状态。尤其是当线程启动以后,它不可能一直"霸占"着CPU独自 运行,所以CPU需要在多条线程之间切换,于是线程状态也会多次在运行、阻塞之间切换 

4.1.4.1. 新建状态(NEW) 当程序使用new关键字创建了一个线程之后,该线程就处于新建状态,此时仅由JVM为其分配 内存,并初始化其成员变量的值 
4.1.4.2. 就绪状态(RUNNABLE): 当线程对象调用了start()方法之后,该线程处于就绪状态。Java虚拟机会为其创建方法调用栈和 程序计数器,等待调度运行。 
4.1.4.3. 运行状态(RUNNING): 如果处于就绪状态的线程获得了CPU,开始执行run()方法的线程执行体,则该线程处于运行状 态。 
4.1.4.4. 阻塞状态(BLOCKED): 阻塞状态是指线程因为某种原因放弃了cpu 使用权,也即让出了cpu timeslice,暂时停止运行。 直到线程进入可运行(runnable)状态,才有机会再次获得cpu timeslice 转到运行(running)状 态。阻塞的情况分三种:  
等待阻塞 ( o.wait-> 等待对列 ) :
 运行(running)的线程执行o.wait()方法,JVM会把该线程放入等待队列(waitting queue) 中。 
同步阻塞 (lock-> 锁池 ) 运行(running)的线程在获取对象的同步锁时,若该同步锁被别的线程占用,则JVM会把该线 程放入锁池(lock pool)中。 
其他阻塞 (sleep/join) 运行(running)的线程执行Thread.sleep(long ms)或t.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,线程重新转入可运行(runnable)状态。 
4.1.4.5. 线程死亡(DEAD) 线程会以下面三种方式结束,结束后就是死亡状态。 
正常结束(下文会详细说)
 1. run()或call()方法执行完成,线程正常结束。 
异常结束
 2. 线程抛出一个未捕获的Exception或Error。 
调用 stop 3. 直接调用该线程的stop()方法来结束该线程—该方法通常容易导致死锁,不推荐使用。 

5.终止

    • 线程自然终止:

要么是run执行完成了,要么是抛出了一个为处理的异常导致线程提前结束

    • Stop

线程Thread中的api暂停、恢复、停止是过期的,不建议使用

suspend():暂停,在调用后,线程不会释放已经占有的资源(比如锁),而是占着资源进入睡眠状态,这样容易引发死锁;

resume():恢复

stop():停止,在终结一个线程时不会保证线程的资源正常释放,通常是没有给予线程完成资源释放工作的机会,因此会导致程序可能工作在不确定状态下。

    • 中断

安全的终止是其他线程通过调用某个线程A的interrupt()方法对其进行中断操作,中断好比其他线程对该线程打了个招呼,不代表线程A会立即停止自己的工作,同样的A线程完全可以不理会这种中断请求。因为Java里的线程是协作式的,不是抢占式的。线程通过检查自身的中断标志位是否被置为true来进行响应,

   线程通过方法isInterrupted()来进行判断当前线程是否被中断,也可以调用静态方法Thread.interrupt()来进行判断当前线程是否被中断,不过Thread.interrupted() 会同时将中断标识位改写为 false。

如果一个线程处于了阻塞状态(如线程调用了 thread.sleep、thread.join、 thread.wait 等),则在线程在检查中断标示时如果发现中断标示为 true,则会在 这些阻塞方法调用处抛出 InterruptedException 异常,并且在抛出异常后会立即 将线程的中断标示位清除,即重新设置为 false。

不建议自定义一个取消标志位来中止线程的运行。因为 run 方法里有阻塞调 用时会无法很快检测到取消标志,线程必须从阻塞调用返回后,才会检查这个取 消标志。这种情况下,使用中断会更好,因为,

一、一般的阻塞方法,如 sleep 等本身就支持中断的检查,

二、检查中断位的状态和检查取消标志位没什么区别,用中断位的状态还可 以避免声明取消标志位,减少资源的消耗。

注意:处于死锁状态的线程无法被中断

 

深入理解run()和start()

Thread类是Java里对线程概念的抽象,可以这样理解:我们通过new Thread()其实只是new出一个Thread的实例,还没有和操作系统中真正的线程挂起钩来。只有执行了start()方法后,才实现了真正意义上的启动线程。

Start()方法让一个线程进入就绪队列等待分配cpu,分到cpu后才调用实现的run()方法,start()方法不能重复调用,如果重复调用会抛出异常。

而run方法是业务逻辑实现的地方,本质上和任意一个类的任意一个成员方法并没有任何区别,可以重复执行,也可以被单独调用。

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