一:进程与线程

概述:几乎任何的操作系统都支持运行多个任务,通常一个任务就是一个程序,而一个程序就是一个进程。当一个进程运行时,内部可能包括多个顺序执行流,每个顺序执行流就是一个线程。

 

进程:进程是指处于运行过程中的程序,并且具有一定的独立功能。进程是系统进行资源分配和调度的一个单位。当程序进入内存运行时,即为进程。

 

进程的三个特点:

1:独立性:进程是系统中独立存在的实体,它可以独立拥有资源,每一个进程都有自己独立的地址空间,没有进程本身的运行,用户进程不可以直接访问其他进程的地址空间。

2:动态性:进程和程序的区别在于进程是动态的,进程中有时间的概念,进程具有自己的生命周期和各种不同的状态。

3:并发性:多个进程可以在单个处理器上并发执行,互不影响。

 并发性和并行性是不同的概念:并行是指同一时刻,多个命令在多个处理器上同时执行;并发是指在同一时刻,只有一条命令是在处理器上执行的,但多个进程命令被快速轮换执行,使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果

线程:线程是进程的组成部分,一个进程可以拥有多个线程,而一个线程必须拥有一个父进程。线程可以拥有自己的堆栈,自己的程序计数器和自己的局部变量,但不能拥有系统资源。它与父进程的其他线程共享该进程的所有资源。

 

线程的特点:

线程可以完成一定任务,可以和其它线程共享父进程的共享变量和部分环境,相互协作来完成任务。

线程是独立运行的,其不知道进程中是否还有其他线程存在。

线程的执行是抢占式的,也就是说,当前执行的线程随时可能被挂起,以便运行另一个线程。

一个线程可以创建或撤销另一个线程,一个进程中的多个线程可以并发执行。

二:线程的创建及使用

java使用Thread类代表线程,所有的线程对象都必须是Thread或者其子类的实例,每个线程的作用是完成一定任务,实际上是就是执行一段程序流(一段顺序执行的代码)

方案一:继承Thread类创建线程类

步骤:1.定义Thread类的子类 并重写该类的Run方法,该run方法的方法体就代表了该线程需要完成的任务

      2.创建Thread类的实例,即创建了线程对象

      3.调用线程的start方法来启动线程

package Thread01;

public class MyThread extends Thread {<br/>
    private int i;

    @Override<br/>
    public void run() {<br/>
       for (; i < 10; i++) {<br/>
         System.out.println(getName()+"\t"+i);<br/>
    }<br/>
    }<br/>
}

测试方法

package Thread01;

public class MyTest {<br/>
    public static void main(String[] args) {<br/>
        for (int i = 0; i <10; i++) {<br/>
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+i);<br/>
             if(i==5){<br/>
                 MyThread mt=new MyThread();<br/>
                 MyThread mt2=new MyThread();<br/>
                 mt.start();<br/>
                 mt2.start();<br/>
             }<br/>
        }<br/>
    }<br/>
}

方案二:实现Runnable接口

1:定义Runnable接口的实现类,并重写它的Run方法,run方法同样是该线程的执行体!

2:创建Runnable实现类的实例,并将此实例作为Thread的target创建一个Thread对象,该Thread对象才是真正的线程对象!

3:调用start方法启动该线程

package Thread02;

public class SecondThread implements Runnable{<br/>
    private int i;<br/>
    public void run() {<br/>
        for (; i < 20; i++) {<br/>
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);<br/>
            if(i==20)<br/>
            {<br/>
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行完毕");<br/>
            }<br/>
        }<br/>
    }<br/>
}

测试方法

package Thread02;

public class MyTest {<br/>
    public static void main(String[] args) {<br/>
        for (int i = 0; i < 10; i++) {<br/>
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);<br/>
            if(i==5)<br/>
            {<br/>
                SecondThread s1=new SecondThread();<br/>
                Thread t1=new Thread(s1,"线程1");<br/>
                Thread t2=new Thread(s1,"线程2");<br/>
                t1.start();<br/>
                t2.start();

            }<br/>
        }<br/>
    }<br/>
}

结论:采用Ruunable接口的方式创建多个线程可以共享线程类的实例变量,这是因为在这种方式下,程序创建的Runnable对象只是线程的target,而多个线程可以共享一个target,所以多个线程可以共享一个实例变量

 

通过Runnable实现多线程其实就是将run包装成线程的执行体,但是目前java无法将任意方法包装成线程执行体

方案三:使用callable和future创建线程

 

从Java5开始,Java提供 Callable接口,Callable接口提供了一个call()方法可以作为线程执行体,看起来和Runnable很像,但call()方法更强大——call()方法可以有返回值、call()方法可以抛出异常

 

Java5提供了Future接口来代表Callable接口的call()方法的返回值,并为Future接口提供了一个FutureTask实现类,该实现类实现类Future接口,也实现了Runnable接口——可以作为Thread的target。

实现步骤:

1:创建Callable接口的实现类,并实现call方法,该call方法会成为线程执行体,且call方法具有返回值,在创建callable接口的实现类!

2:使用FutrueTask类来包装Callable对象,该FutrueTask封装类Callable的call方法的返回值

3:使用FutrueTask对象作为Thread的target创建并启动新线程!

4:使用FutrueTask的get方法获取执行结束后的返回值

package Thread03;

import java.util.concurrent.Callable;

public class Target implements Callable<Integer> {<br/>
    int i=0;<br/>
    public Integer call() throws Exception {<br/>
        for (; i < 20; i++) {<br/>
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+""+i);<br/>
        }<br/>
        return i;<br/>
    }

}

测试方法

package Thread03;

import java.util.concurrent.FutureTask;

public class ThirdThread {<br/>
     public static void main(String[] args) {<br/>
            Target t1=new Target();<br/>
            FutureTask<Integer> ft=new FutureTask<Integer>(t1);<br/>
            Thread t2=new Thread(ft,"新线程");<br/>
            t2.start();<br/>
            try {<br/>
                System.out.println(ft.get());<br/>
            } catch (Exception e) {<br/>
            }<br/>
    }<br/>
}

结论:采取Runnable、Callable的优势在于——线程类只是实现了Runnable或Callable接口,还可以继承其它类;在这种方法下,多个线程可以共享一个target对象,因此非常适合多个相同线程处理同一份资源的情况,从而将CPU、代码和数据分开,形参清晰的模型,体现了面对对象的编程思想。劣势在于编程复杂度略高。

 

三:线程的状态

当线程被创建并被启动时,它既不是一启动就进入了执行状态,在线程的生命周期中,它要经过new(新建),就绪(Runnable),运行(Running),阻塞(Blocked),dead(死亡)。

当线程启动之后,它不可能一直霸占着cpu独自运行,所有cpu需要在多条线程轮流切换,于是线程就也会多次在运行.就绪之间切换

1:新建和就绪状态

–新建状态:

当程序使用new关键字创建了一个线程时,该线程就处于新建状态。

此时的它和其它java对象一样,仅有虚拟机分配内存,并初始化成员变量的值。此时的线程对象并没有表现出线程的任何动态特征,程序也不会执行线程的线程执行体

–就绪状态:

当线程对象调用了start()方法后,该线程就处于就绪状态,java虚拟机会为其创建方法调用栈和程序计数器,处于该状态的线程并没有开始执行,只是表明该线程可以运行了,至于该线程何时运行,取决于JVM的调度。

 

注意!!!

启动线程要调用start方法,而不是run方法,永远不要调用线程的run方法,如果调用run方法,系统会把线程对象当作普通的对象,会吧线程的执行体当作普通方法来调用!在调用了run方法之后,该线程就不在处于新建状态,不要再调用该线程的start方法!java中只能对处于新建状态的线程使用start方法,否则将会引发IllegalThreadStateException异常!

2:运行状态和阻塞状态

当发生如下的几种情况时,将会进入阻塞状态:

当线程调用sleep方法主动放弃所占用的处理器资源

线程调用了一个阻塞时的IO方法,在该方法返回之前,线程会被阻塞

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锁持有

线程正在等待某个通知(notify)

程序调用了线程的suspend方法将该线程挂起

 

当以上几个情况,当发生如下的情况将会重新进入就绪状态

调用sleep()方法过了指定时间

 

线程调用的阻塞时IO方法依旧返回

 

线程成功地获得了试图获得的同步监视器

 

现在正在等待某个通知,而其它线程发出一个通知

 

处于挂起状态的线程被调用了resume()方法

注意!!!

线程从阻塞状态只能进入就绪状态,无法直接进入运行状态。就绪和运行状态之间的转换通常不受程序控制,而是系统线程的调度决定的。

调用yield()方法可以让处于运行时的线程转入就绪状态。

3:线程死亡

线程会以以下三种方式结束,结束后处于死亡状态

run或call方法执行完成,程序结束

线程抛出一个未捕获的Exception或者Error

直接调用该线程的stop方法来结束线程

 

当主线程结束时,其它线程不受任何影响,并不会随之结束。一旦子线程启动起来后,他就会拥有和主线程相同的地位,它不会受主线程影响。

 

为了测试某个线程是否死亡,可以调用该线程的isAlive方法,当线程处于就绪,运行,阻塞三种状态时,将返回true;当线程处于新建,死亡两种状态时返回为false。

不要试图对一个已经死亡的线程调用start方法让它重新启动,死亡后的线程无法作为线程使用。