1.进程与线程
进程:资源分配的基本单位,是一个程序或者服务的基本单位。我们可以说进程就是程序的执行过程,这个过程包括很多东西,
如CPU执行时间、运行内存、数据等,而且是一个动态的过程。
线程:轻量级的进程,共享在父进程拥有的资源下,每个线程在父进程的环境中顺序的独立的执行一个活动。
总结:
本质区别:每个进程拥有自己的一套变量,而线程只是共享数据。
多进程的意义:提高CPU的使用率。
多线程的仪的意义:提高应用程序的效率。
线程的优点:可以降低开发和维护的开销,并且能够提高复杂应用的技能。线程通过把的工作流程转化为普遍存在的顺序流程,使程序模拟人类工作和交互变得更容易。
线程在GUI应用程序中是非常有用的,可用来改变用户接口的响应性,在服务器应用中,用于提高资源的利用率和吞吐量。如:JVM中的垃圾收集器即依赖于多线程。
缺点:可能带来安全性问题。
2.创建多线程的三种基本方式
①继承Thread类,重写run方法,自定义类的实例,调用start()方法启动线程。
②实现Runnable接口,重写run方法,自定义类的实例,调用start()方法启动线程。
③采用Excuter创建线程池。
①VS②下②的优势:
a.单继承的局限
b.更好的体现面向对象的分离(线程与程序的分离)
c.适合多个程序去处理同一资源的情况
3.start()方法和run()方法的区别
①run方法仅仅是封装线程执行的代码,直接调用是普通方法。
②start方法是启动线程,由java去调用run()方法。
4.线程的两种调度模型
①分时调度模型:所有线程轮流使用CPU的使用全,平均分配每个线程占用cpu的时间。
②抢占式调度模型:优先让优先级搞得线程使用cpu,如果优先级相同,则随机选择一个,优先级高的获取cpu的时间片多一点。
java采用的是抢占式调度模型 优先级最高为10,最低为1,多个抢占,一个运行.
Java中的多线程是一种抢占式的机制,而不是分时机制。抢占式的机制是有多个线程处于可运行状态,但是只有一个线程在运行。
5.线程的五大状态
新建状态New:创建线程对象
待运行Waiting:线程调用start()之后,有执行的资格,没有执行权。
运行Running:获得cpu的执行权(当加锁保证线程安全时会进入锁池等待获取锁,即同步阻塞)
阻塞Blocked:
①等待阻塞:Object的wait()方法调用后, 进入等待队列,唤醒后进入锁池,获得锁后又回到待运行状态。
②同步阻塞:争抢cpu使用权,没抢到手,进入锁池等待获得锁。
③其他阻塞:如sleep(),join(),时间结束后进入待运行状态。
死亡Terminated:run,main执行结束,或因异常退出。
线程终止的两大原因:当线程的run方法执行方法体中最后一条语句后,并经由return语句返回时,或者出现没有捕获的异常时,线程将终止。
6.wait()方法和sleep()方法:
相同点:
①在多线程环境下调用可阻塞指定的秒数,并返回。
②两者都可以调用interrupt()方法打断线程的暂停状态
不同点:
①每个对象都有一个锁来控制同步访问,Stnchronizad关键字可以和对象的锁交互,来实现线程的同步。
sleep()方法没有释放锁,而wait方法释放了锁,使得其他线程可以使用同步控制块或者方法。
②wait。notify,notifyAll只能在同步方法或者同步控制块中使用,而sleep方法可以在任何地方使用
③sleep必须捕获异常,而wait,notify,notifyAll不需要捕获异常。
④sleep是线程类(Thread)的方法,调用会暂停此线程指定的时间,但监控依然保持,不会释放对象锁,到时间自动恢复。
⑤wait是Object的方法,调用会放弃对象锁,进入等待队列,待调用notify唤醒指定的线程或者notifyAll唤醒所有线程,才会进入锁池,当获得对象锁,进入运行状态。
7.产生线程安全问题
①是否是多线程环境
②是否有共享数据
③是否有多条语句操作共享数据
以上三个问题同时出现会出现线程安全问题
解决方案:把多个语句操作共享数据的代码给锁起来,让任意时刻只有一个线程执行即可。
8.同步安全的两种机制
①Synchronized关键字
内部对象锁,只有一个相关条件,且每一个对象都有一个内部锁,为了使线程面对的是同一把锁,对象要生成于类中,
同步方法的锁是this,静态方法的锁是本类的字节码对象class。
②ReentrantLock类,实现了Lock接口。它的lock方法(一般放置于try中)和unlock方法(一般放置于finally中)
主要区别:
a,lock不再用synchronize代码包装起来
b.阻塞需要另外一种对象condition
c.同步和唤醒的对象是condition而不是lock,对应的方法是await和signal
例:
线程 woker
synchronize (obj){
obj.wait();
}
线程manager
synchronize(obj){
obj.notify();
}
lock.lock();
condition.await();
lock.unlock();
lock.lock();
condition.signal();
lock.unlock();
lock更加灵活,以前的方式只有一个等待队列,在实际应用中可能需要多个,为了灵活性,lock将同步互斥和等待队列分开来,
互斥保证在某个时刻有一个线程访问临界区,等待队列负责保存被阻塞的线程。
内部对象只有一个相关条件,wait方法将一个线程添加到等待集中,由锁来管理那些试图进入synchronize方法的线程,
由条件来管理那些调用wait的线程,一个锁对象可以有一个或多个相关的条件对象。
9.线程池
使用场景:程序中创建了大量生命周期很短的线程,应该使用线程池。
主要解决处理器单元内多个线程的执行问题,可以显著减少处理器单元的闲置时间,增加单元处理器的吞吐能力,减少并发线程的数目。
一个线程池包含很多空闲的线程,将runnable对象交给线程池,就会有一个线程调用run方法,当run方法退出后,线程不会死亡,而是在池中准备为下一个请求提供服务。
java通过Excutors提供四种线程池:
①newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池,如果线程池的长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则会建立新线程。
②newFixedThreadPool创建一个定长线程,超出的线程会在队列中等待。
③newScheduledThreadPool创建一个定长线程,会定期及周期性任务执行。
④newSingleThreadPook创建一个单线程的线程池,它会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定的顺序完成。
10.线程池与new Thread的比较
new Thread的弊端:
①每次 new Thread新建对象性能差
②线程缺乏统一管理,可能无限制新建线程,相互之间竞争,及可能过多的占用系统资源导致死机。
③缺乏更多功能,如定时执行,定期执行,线程中断。
线程池的优势:
①重用存在的线程,减少对象创建、消亡的开销,性能佳。
②可有效控制最大并发线程数,提高系统资源的使用率,减少过多资源竞争,避免阻塞。
③提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。