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多线程之并发基础(三)

艾贺521
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线程是轻量级的进程,进程可以说是线程的容器。线程是程序执行的最小单位。使用多线程而不是使用多进程进行并发程序的设计,因为线程的切换和调度成本远远小于进程。

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与文无关

本文知识点目录:

  • 线程的状态

  • 线程的常见操作

    • Daemon线程

    • 线程优先级

    • wait与notify

线程的状态

在Java程序中,线程有如下状态

  • NEW(新建): 新的线程刚刚创建,还没有启动。

  • Runnable(就绪):线程已经调用了start方法,正在被JVM执行的时候,也有可能正在等待某个操作系统的资源。

  • Blocked(阻塞):有其它线程占着锁不释放,当前线程阻塞与锁

  • Waiting(等待):表示当前线程需要等待其它线程做出一些特定动作(通知或中断),当调用以下方法时会进入此状态。
    Object.wait()没有时间参数
    Thread.join()没有超时参数
    LockSupport.park方法

  • Timed Waiting(等待并计时):指定时间waiting,一边等,一边计时,一般调用如下方法可以j进入此状态。
    Thread.sleep
    Object.wait()带有参数
    Thread.join ()带有超时参数
    LockSupport.parkNanos
    LockSupport.parkUntil

  • Terminated(终止) 线程完成了它的操作,也有可能错误的执行而终止。

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线程状态图

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线程状态图

线程操作

实现多线程

我们想要实现多线程常用的有两种方法

  • 实现Runnable接口

  • 继承自Thread线程

java只能单继承,因此如果是采用继承Thread的方法,那么在以后进行代码重构的时候可能会遇到问题,因为你无法继承别的类了。

如果一个类继承Thread,则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话,则很容易的实现资源共享。

注意这是在多线程情况下, 每个人运行的结果可能都不一样。要想保住线程安全性,还需要额外的操作。

// 案例代码,继承线程变量无法共享public class ThreadOrRunnable extends Thread {    private int count=5;    private String name;    public ThreadOrRunnable(String name) {        this.name=name;
    }    @Override
    public void run() {//        super.run();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(name +  "运行 count=" + count);
        }
    }    public static void main(String[] args) {
        ThreadOrRunnable threadOrRunnable = new ThreadOrRunnable("A");
        ThreadOrRunnable threadOrRunnableB = new ThreadOrRunnable("B");
        threadOrRunnable.start();
        threadOrRunnableB.start();
        
    }
}//运行结果:A运行 count=4A运行 count=3A运行 count=2A运行 count=1B运行 count=4A运行 count=0B运行 count=3B运行 count=2B运行 count=1B运行 count=0
// 案例 继承自Runnable可以共享count变量public class RunnableTest implements Runnable{    private int count=15;    @Override
    public void run() {        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运行: count=" + count);
        }
    }    public static void main(String[] args) {
        RunnableTest runnableTest = new RunnableTest();        new Thread(runnableTest,"A").start();        new Thread(runnableTest,"B").start();
    }
}// 运行结果B运行: count=13A运行: count=13B运行: count=12A运行: count=11B运行: count=10A运行: count=9A运行: count=7A运行: count=6B运行: count=8B运行: count=5
Daemon线程

Daemon线程是一种支持型线程,在后台调度及支持性工作。它有两个点需要注意:

  • 必须在程序调用start方法之前调用Thread.setDaemon(true)方法才能设置为daemon线程,如果start()之后设置,会报IllegalThreadStateException异常

  • 在所有前台线程执行完毕的时候,daemon线程会自动销毁。

Thread thread = new Thread();
thread.setDaemon(true);
thread.start();
线程优先级

Java中的线程可以有自己的优先级,优先级高的线程在竞争资源时更可能抢占资源,但是这只是一个概览问题,并不是谁的优先级高,谁就一定先执行。

Thread thread = new Thread(); // MIN_PRIORITY = 1;
 // NORM_PRIORITY = 5;
 // MAX_PRIORITY = 10;thread.setPriority(int newPriority) 
thread.start();
wait与notify

wait和notify方法不是在Thread类中的,而是在Object类中,意味着任何对象都可以调用这两个方法。

当一个线程A调用了obj.wait()方法,那么线程A就会停止继续执行,而是转为waiting状态。一直都其它线程调用obj.notify()方法为止。

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notify与notifyAll

注意:

  • notify方法是从等待队列中的线程随机选择一个,我们无法保证它唤醒的是那一个。notifyAll()方法会唤醒所有等待的线程。

  • object.wait()方法必须包含在synchronized语句中,wait或notify都需要首先获得目标对象的监视器。

Object.wait和Thread.sleep方法都可以让线程等待若干时间,它们哟徐诶区别。

  • wait可以被唤醒,sleep不可以

  • wait会释放目标对象的锁,而sleep不释放任何锁。

public class WaitNotify {    static volatile boolean flag = true;    static Object lock = new Object();    static class Wait implements Runnable{        @Override
        public void run() {            synchronized (lock){                while (flag){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() +  " 时间: " + System.currentTimeMillis());                    try {
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }                //条件满足的时候完成了工作
                System.out.println("flag=" + flag + "任务完成");
            }
        }
    }    static class Notify implements Runnable{        @Override
        public void run() {            synchronized (lock){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 持有锁");
                lock.notifyAll();
                flag = false;                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }            synchronized (lock){
                System.out.println("再次持有锁");                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread waitThread = new Thread(new Wait(),"waitThread");
        waitThread.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        Thread notifyThread = new Thread(new Notify(),"notifyThread");
        notifyThread.start();
    }
}

//运行结果,调用notify之后,wait状态会变为blocked状态,然后再进入Runnable状态。


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运行结果

Wait与notify可以提炼出等待/通知的经典范式,氛围两部分:
等待方规则:

  1. 获取对象的锁

  2. 如果条件不满足,那么调用wait方法,被通知后仍要检查条件

  3. 条件满足则执行相应的逻辑

通知方规则:

  1. 获得对象的锁

  2. 改变条件

  3. 通知等待对象上的线程。

问题

关于Object.wait与notify,最后再留下来一个问题:
为什么wait与notify方法要在Object类中调用而不是在Thread中?

最后

这次提到了一些Thread的基本概念,线程的状态切换,线程的两个属性,最后提了一下wait与notify方法。下次讲一下线程的常见用法。

参考

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