学习笔记1:java多线程机制之线程概念
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牧羊人Berg 发表于2年前
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摘要: java多线程机制

由于种种需求,今天开始由浅入深的学习java的多线程机制,而java语言的一大特性点就是内置对多线程的支持。


以下内容出自: http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/19962627  : 

线程的生命周期:

1.新建状态(New):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 
2.就绪状态(Runnable):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 
3.运行状态(Running): 处于这个状态的线程占用CPU,执行程序的代码 
4.阻塞状态(Blocked): 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。


二、挂起和唤醒线程

一但线程开始执行run方法,就会一直到这个run方法执行完成这个线程才退出。但在线程执行的过程中,可以通过两个方法使线程暂时停止执行。这两个方法是suspend和sleep。在使用suspend挂起线程后,可以通过resume方法唤醒线程。而使用sleep使线程休眠后,只能在设定的时间后使线程处于就绪状态(在线程休眠结束后,线程不一定会马上执行,只是进入了就绪状态,等待着系统进行调度)。suspend方法是不释放锁

虽然suspend和resume可以很方便地使线程挂起和唤醒,但由于使用这两个方法可能会造成一些不可预料的事情发生,因此,这两个方法被标识为deprecated(弃用)标记,这表明在以后的jdk版本中这两个方法可能被删除,所以尽量不要使用这两个方法来操作线程。


三、终止线程的三种方法

有三种方法可以使终止线程。
1.  使用退出标志,使线程正常退出,也就是当run方法完成后线程终止。
2.  使用stop方法强行终止线程(线程中调用了阻塞代码)(这个方法不推荐使用,因为stop是依靠抛出异常来结束线程的,也可能发生不可预料的结果)。如果没有调用阻塞代码,可以正常结束线程。

3.  使用interrupt方法中断线程(线程中调用了阻塞代码)(其实这种方法也是通过抛出异常来结束线程的)。如果没有调用阻塞代码,可以通过判断线程的中断标志位来介绍线程。


线程的几个方法:

join():等待此线程死亡后再继续,可使异步线程变为同步线程,join方法是不会释放锁
interrupt():中断线程,被中断线程会抛InterruptedException
wait():等待获取锁:表示等待获取某个锁执行了该方法的线程释放对象的锁,JVM会把该线程放到对象的等待池中。该线程等待其它线程唤醒 
notify():执行该方法的线程唤醒在对象的等待池中等待的一个线程,JVM从对象的等待池中随机选择一个线程,把它转到对象的锁池中。使线程由阻塞队列进入就绪状态
sleep():让当前正在执行的线程休眠,有一个用法可以代替yield函数——sleep(0)
yield():暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。也就是交出CPU一段时间(其他同样的优先级或者更高优先级的线程可以获取到运行的机会)
sleep和yield区别:
1、sleep()方法会给其他线程运行的机会,而不考虑其他线程的优先级,因此会给较低线程一个运行的机会;yield()方法只会给相同优先级或者更高优先级的线程一个运行的机会。 
2、当线程执行了sleep(long millis)方法后,将转到阻塞状态,参数millis指定睡眠时间;当线程执行了yield()方法后,将转到就绪状态。 
3、sleep()方法声明抛出InterruptedException异常,而yield()方法没有声明抛出任何异常 

4、sleep()方法比yield()方法具有更好的移植性 


如果希望明确地让一个线程给另外一个线程运行的机会,可以采取以下的办法之一:
1、调整各个线程的优先级 
2、让处于运行状态的线程调用Thread.sleep()方法 
3、让处于运行状态的线程调用Thread.yield()方法 

4、让处于运行状态的线程调用另一个线程的join()方法


首先,wait()和notify(),notifyAll()是Object类的方法,sleep()和yield()是Thread类的方法。
(1).常用的wait方法有wait()和wait(long timeout):
void wait() 在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前,导致当前线程等待。 
void wait(long timeout) 在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或者超过指定的时间量前,导致当前线程等待。
wait()后,线程会释放掉它所占有的“锁标志”,从而使线程所在对象中的其它synchronized数据可被别的线程使用。

wait()和notify()因为会对对象的“锁标志”进行操作,所以它们必须在synchronized函数或synchronized代码块中进行调用。如果在non-    synchronized函数或non-synchronized代码块中进行调用,虽然能编译通过,但在运 行时会发生IllegalMonitorStateException的异常。


(2).Thread.sleep(long millis),必须带有一个时间参数。
sleep(long)使当前线程进入停滞状态,所以执行sleep()的线程在指定的时间内肯定不会被执行;
sleep(long)可使优先级低的线程得到执行的机会,当然也可以让同优先级和高优先级的线程有执行的机会;

sleep(long)是不会释放锁标志的


(3).yield()没有参数。

sleep 方法使当前运行中的线程睡眼一段时间,进入不可运行状态,这段时间的长短是由程序设定的,yield 方法使当前线程让出CPU占有权,但让出的时间是不可设定的。yield()也不会释放锁标志


实际上,yield()方法对应了如下操作: 先检测当前是否有相同优先级的线程处于同可运行状态,如有,则把 CPU 的占有权交给此线程,否则继续运行原来的线程。所以yield()方法称为“退让”,它把运行机会让给了同等优先级的其他线程。


sleep方法允许较低优先级的线程获得运行机会,但yield()方法执行时,当前线程仍处在可运行状态,所以不可能让出较低优先级的线程些时获得CPU占有权。 在一个运行系统中,如果较高优先级的线程没有调用 sleep 方法,又没有受到 I/O阻塞,那么较低优先级线程只能等待所有较高优先级的线程运行结束,才有机会运行。


yield()只是使当前线程重新回到可执行状态,所以执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。所以yield()只能使同优先级的线程有执行的机会。


volitile 语义

volatile相当于synchronized的弱实现,也就是说volatile实现了类似synchronized的语义,却又没有锁机制。它确保对volatile字段的更新以可预见的方式告知其他的线程。
volatile包含以下语义:
(1)Java 存储模型不会对valatile指令的操作进行重排序:这个保证对volatile变量的操作时按照指令的出现顺序执行的。
(2)volatile变量不会被缓存在寄存器中(只有拥有线程可见)或者其他对CPU不可见的地方,每次总是从主存中读取volatile变量的结果。也就是说对于volatile变量的修改,其它线程总是可见的,并且不是使用自己线程栈内部的变量。也就是在happens-before法则中,对一个valatile变量的写操作后,其后的任何读操作理解可见此写操作的结果。
尽管volatile变量的特性不错,但是volatile并不能保证线程安全的,也就是说volatile字段的操作不是原子性的,volatile变量只能保证可见性(一个线程修改后其它线程能够理解看到此变化后的结果),要想保证原子性,目前为止只能加锁!


数据同步:

线程同步的特征: 
1、如果一个同步代码块和非同步代码块同时操作共享资源,仍然会造成对共享资源的竞争。因为当一个线程执行一个对象的同步代码块时,其他的线程仍然可以执行对象的非同步代码块。(所谓的线程之间保持同步,是指不同的线程在执行同一个对象的同步代码块时,因为要获得对象的同步锁而互相牵制) 
2、每个对象都有唯一的同步锁 
3、在静态方法前面可以使用synchronized修饰符,但是要注意的是锁对象是类(用Object.class而不能用this),而不是这个类的对象。 
4、当一个线程开始执行同步代码块时,并不意味着必须以不间断的方式运行,进入同步代码块的线程可以执行Thread.sleep()或者执行Thread.yield()方法,此时它并不释放对象锁,只是把运行的机会让给其他的线程。 

5、synchronized声明不会被继承,如果一个用synchronized修饰的方法被子类覆盖,那么子类中这个方法不在保持同步,除非用synchronized修饰。

6、synchronized 关键字能够修饰一个对象实例中的函数或者代码块。 在一个非静态方法中 this 关键字表示当前的实例对象。 在一个 synchronized 修饰的静态的方法中,这个方法所在的类使用 Class 作为实例对象。



再稍做点补充:


关于中断的四种原因:

1)    JVM将cpu资源从当前线程切换给其他线程,使本线程让出cpu的使用权处于中断转态。

2)    线程使用cpu资源期间,执行了sleep( int millsecoond ) 方法, 使当前线程进入休眠状态,该方法是Thread的一个类方法,线程一旦执行了此方法,就立刻让出cpu的使用权,使当前线程处于中断状态。经过参数指定的时间后,该线程就重新进到线程队列中排队等待cpu资源,以便从中断处继续运行。

3)    执行了wait()方法,是的当前线程进入等待状态,等待状态的先后才能不会主动进到线程队列中排队等待cpu资源,必须有其它线程调用notify()方法通知它,使得它重新进到线程队列中排队等待cpu资源。

4)    执行了某个操作进入阻塞西黄太,比如读写操作。进入阻塞状态时线程不能进入排队队列,只有当引起阻塞的原因消除时,线程才重新进到线程队列中排队等待cpu资源。


死亡: 

处于死亡状态的线程不具有继续运行的能力,线程死亡的原因有二:

1)    执行完了run()中的全部语句,线程完成了它的全部工作。结束了run()方法。

2)    线程被提前强制性的终止,即强制run()方法结束。

所谓死亡状态就是线程释放了实体,即释放分配给线程对象的内存。


        

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牧羊人Berg
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