java线程概念及操作(一)

2014-11-24 07:39:55 · 作者: · 浏览: 0

1、 线程概述
几乎所有的操作系统都支持同时运行多个任务,一个任务通常就是一个程序,每个运行中的程序就是一个进程。当一个程序运行时,内部可能包含了多个顺序执行流,每个顺序执行流就是一个线程。
2、 线程和进程
几乎所有的操作系统都有进程的概念,所有运行中的任务通常对应一条进程。当一个程序进入内存运行,就是一个进程了。进程是处于运行中的程序,具有一定的独立能力,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
进程特征:
A、独立性:进程是系统中独立存在的实体,可以拥有自己独立的资源,每个进程都拥有自己的私有地址地址。在没有经过进程本身允许的情况下,一个用户进程不可以访问其他进程地址空间。
B、 动态性:进程和程序的区别在于,程序只是一个静态的指令集合,而进程是一个正在系统中活动的指令集合。在程序中加入了时间概念,进程具有自己的生命周期和各种不同的状态,这些概念是程序不具备的。
C、 并发性:多个进程可以在单个处理器上并发执行,多个进程之间不会互相影响。
多线程则扩展了多进程的概念,使得同一个进程可以同时并发处理多个任务。线程也被称为轻量级进程(Lightweight Process),线程是进程的执行单元。就像进程在操作系统中的地位一样,线程在程序中是独立、并发执行流。当进程被初始化后,主线程就被创建。对于绝大多数应用程序来说,通常仅要一个主线程,但我们也可以在该进程内创建多条顺序执行流,这些顺序执行流就是线程,每条线程也互相独立的。
线程是进程的组成部分,一个进程可以拥有多个线程,一个线程必须有一个父进程。线程可以拥有自己的堆、栈、程序计数器、局部变量,但不能拥有系统资源,它与父进程的其他线程共享该进程所有的全部资源。因为多个线程共享父进程的全部资源。
线程可以完成一定的任务,可与其他线程共享父进程中的变量和部分环境,相互之间协作共同完成进程所要完成的任务。
线程是独立运行的,它并不知道进程中是否还有其他进程存在。线程的执行是抢占方式的,也就是说,当前运行的线程在任何时候都可以被挂起,以便其他线程运行。一个线程可以创建和撤销另一个线程,同一个进程中的多个线程可以并发执行。
综述:一个程序运行后至少有一个进程,一个进程可以包含多个线程。至少包含一个线程。

3、 并发和并行
并发性(concurrency)和并行性(parallel)是两个概念;
并行指在同一时刻,有多条指令(线程)在多个处理器上同时执行;
并发指在同一时刻只能有一个指令(线程)执行,但多个进程指令被快速轮换执行,使得宏观上具有多个进程同时执行的效果。

4、 多线程的优势
线程划分尺度小于进程,使得多线程划分的并发性高。进程在执行时有自己独立的单元,多个线程共享内存,从而提高了运行效率。
线程比进程具有更高的性能,这是由于同一个进程中的线程都有共性:多个线程将共享同一个进程的虚拟空间。线程共性的环境包括:进程代码段、进程共有数据等。线程很容易就利用共性的数据进行通信。
当操作系统创建一个进程时,必须给该进程分别独立的内存空间,并分配大量相关的资源;但创建一个线程则简单得多,因此多线程来实现并发要比多进程实现并发的性能高得多。
多线程优点:
A、进程之间不能共享内存,但线程之间共享内存非常容易。
B、 系统创建进程需要为该进程重新分配系统资源,但创建线程则代价要小得多,因此使用线程来实现多任务并发比多进程的效率高。
C、 Java语言内置多线程功能支持,而不是单纯的作为底层操作系统的调度方式,从而简化Java的多线程编程






Java Thread 多线程 操作线程

创建、启动线程
线程的实现方式
线程的生命周期
线程的状态
控制线程
5、线程的创建和启动

A、继承Thread类或实现Runnable接口,重写或实现run方法,run方法代表线程要完成的任务
B、创建Thread子类或是Runnable的实现类,即创建的线程对象;不同的是接口实现线程,
需要将接口的实现类作为参数传递给Thread类的构造参数
C、用线程对象的start方法启动线程

6、继承Thread和实现Runnable接口创建线程的区别

采用Runnable接口实现线程:
优势:
A、线程类只是实现了Runnable接口,还可以继承其他的类
B、在这种方式下,可以多个线程共享同一个目标对象,所以很合适多个线程来处理同一份资源的情况,
从而可以将CPU、代码和数据分开,形成清晰的模型,较好的面相对象思想。
劣势:编程稍微复杂,如果需要访问当前线程需要用Thread.currentThread方法来获取

采用继承Thread类的方式实现线程:
优势:编写简单,如果要获得当前线程直接this即可
劣势:线程类继承了Thread,不能在继承其他类
相对而言,用Runnable的方式更好,具体可以根据当前需要而定;

7、线程生命周期
线程被创建启动后,不并不是启动后就进入了执行状态,也不是一直处于的执行状态。
线程的生命周期分为创建(new)、就绪(Runnable)、运行(running)、阻塞(Blocked)、死亡(Dead)五种状态。
线程启动后不会一直霸占CPU资源,所以CPU需要在多条线程中切换执行,线程就会在多次的运行和阻塞中切换。

8、新建(new)和就绪(Runnable)状态
当new一个线程后,该线程处于新建状态,此时它和Java对象一样,仅仅由Java虚拟机为其分配内存空间,并初始化成员变量。
此时线程对象没有表现出任何的动态特征,程序也不会执行线程的执行体。
注意:run方法是线程的执行体,不能由我们手动调用。我们可以用start方法启动线程,系统会把run方法当成线程的执行体来运行,
如果直接调用线程对象run方法,则run方法立即会被运行。而且在run方法返回之前其他线程无法并行执行,
也就是说系统会把当前线程类当成一个普通的Java对象,而run方法也是一个普通的方法,而不是线程的执行体。

9、运行(running)和阻塞(Blocked)状态
如果处于就绪状态的线程就获得了CPU,开始执行run方法的线程执行体,则该线程处于运行状态。
单CPU的机器,任何时刻只有一条线程处于运行状态。当然,在多CPU机器上将会有多线程并行(parallel)执行,
当线程大于CPU数量时,依然会在同一个CPU上切换执行。
线程运行机制:一个线程运行后,它不可能一直处于运行状态(除非它执行的时间很短,瞬间执行完成),线程在运行过程中需要中断,
目的是让其他的线程有运行机会,线程的调度取决于底层的策略。对应抢占式的系统而言,系统会给每个可执行的线程一个小时间段来处理任务,
当时间段到达系统就会剥夺该线程的资源,让其他的线程有运行的机会。在选择下一个线程时,系统会考虑线程优先级。
以下情况会出现线程阻塞状态:
A、线程调用sleep方法,主动放弃占用的处理器资源
B、线程调用了阻塞式IO方法,在该方法返回前,该线程被阻塞
C、线程试图获得一个同步监视器,但该同步监视器正被其他线程所持有。
D、线程等待某个通知(notify)
E、程序调用了suspend方法将该线程挂起。不过这个方法容易导致死锁,尽量不免使用该方法
当线程被阻塞后,其他线程将有机会执行。被阻塞的线程会在合适的时候重新进入就绪状态,注意是就绪状态不是运行状态。
也就是被阻塞线程在阻塞解除后,必须重新等待线程调度