java多線程服務
A. java多線程伺服器的同步問題
多線程之所以會出現同步問題,是因為多個線程可以共享資源,對同一資源進行操作,導致不一致的問題,你這個並沒有對什麼資源進行操作,不會有問題
B. 如何深刻理解Java多線程
線程是系統調度中的最小單位,因為其擁有比進程更小的資源消耗,因此,在進行同類事情,需要進行互相的通訊等等事情的時候,都採用線程來進行處理。
對於只做固定的一件事情(比如:計算1+2+3+...+9999999)來說,其性能上不會比採用單線程的整體效率高,原因是,同時都是要做這么多運算,採用多線程的話,系統在進行線程調度的過程中喙浪費一些資源和時間,從而性能上下降。
那麼,多線程是否就沒有存在的意義了呢?答案當然不是的。多線程還是有存在的價值的,我們在寫輸入流輸出流,寫網路程序等等的時候,都會出現阻塞的情況,如果說,我們不使用多線程的話,從A中讀數據出來的時候,A因為沒有準備好,而整個程序阻塞了,其他的任何事情都沒法進行。如果採用多線程的話,你就不用擔心這個問題了。還舉個例子:游戲中,如果A角色和B角色採用同一個線程來處理的話,那麼,很有可能就會出現只會響應A角色的操作,而B角色就始終被佔用了的情況,這樣,玩起來肯定就沒勁了。
因此,線程是有用的,但也不是隨便亂用,亂用的話,可能造成性能的低下,它是有一點的適用范圍的,一般我認為:需要響應多個人的事情,從設計上需要考慮同時做一些事情(這些事情很多情況下可能一點關系都沒有,也有可能有一些關系的)。
使用多線程的時候,如果某些線程之間涉及到資源共享、互相通訊等等問題的時候,一定得注意線程安全的問題,根據情況看是不是需要使用synchronized關鍵字。
C. Java多線程是什麼意思
Java多線程實現方式主要有三種:繼承Thread類、實現Runnable介面、使用ExecutorService、Callable、Future實現有返回結果的多線程。其中前兩種方式線程執行完後都沒有返回值,只有最後一種是帶返回值的。
1、繼承Thread類實現多線程
繼承Thread類的方法盡管被我列為一種多線程實現方式,但Thread本質上也是實現了Runnable介面的一個實例,它代表一個線程的實例,並且,啟動線程的唯一方法就是通過Thread類的start()實例方法。start()方法是一個native方法,它將啟動一個新線程,並執行run()方法。這種方式實現多線程很簡單,通過自己的類直接extend Thread,並復寫run()方法,就可以啟動新線程並執行自己定義的run()方法。例如:
代碼說明:
上述代碼中Executors類,提供了一系列工廠方法用於創先線程池,返回的線程池都實現了ExecutorService介面。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
創建固定數目線程的線程池。
public static ExecutorService newCachedThreadPool()
創建一個可緩存的線程池,調用execute 將重用以前構造的線程(如果線程可用)。如果現有線程沒有可用的,則創建一個新線程並添加到池中。終止並從緩存中移除那些已有 60 秒鍾未被使用的線程。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
創建一個單線程化的Executor。
public static ScheledExecutorService newScheledThreadPool(int corePoolSize)
創建一個支持定時及周期性的任務執行的線程池,多數情況下可用來替代Timer類。
總結:ExecutoreService提供了submit()方法,傳遞一個Callable,或Runnable,返回Future。如果Executor後台線程池還沒有完成Callable的計算,這調用返回Future對象的get()方法,會阻塞直到計算完成。
D. java多線程理解
線程是系統調度中的最小單位,因為其擁有比進程更小的資源消耗,因此,在進行同類事情,需要進行互相的通訊等等事情的時候,都採用線程來進行處理。
對於只做固定的一件事情(比如:計算1+2+3+...+9999999)來說,其性能上不會比採用單線程的整體效率高,原因是,同時都是要做這么多運算,採用多線程的話,系統在進行線程調度的過程中喙浪費一些資源和時間,從而性能上下降。
那麼,多線程是否就沒有存在的意義了呢?答案當然不是的。多線程還是有存在的價值的,我們在寫輸入流輸出流,寫網路程序等等的時候,都會出現阻塞的情況,如果說,我們不使用多線程的話,從A中讀數據出來的時候,A因為沒有準備好,而整個程序阻塞了,其他的任何事情都沒法進行。如果採用多線程的話,你就不用擔心這個問題了。還舉個例子:游戲中,如果A角色和B角色採用同一個線程來處理的話,那麼,很有可能就會出現只會響應A角色的操作,而B角色就始終被佔用了的情況,這樣,玩起來肯定就沒勁了。
因此,線程是有用的,但也不是隨便亂用,亂用的話,可能造成性能的低下,它是有一點的適用范圍的,一般我認為:需要響應多個人的事情,從設計上需要考慮同時做一些事情(這些事情很多情況下可能一點關系都沒有,也有可能有一些關系的)。
使用多線程的時候,如果某些線程之間涉及到資源共享、互相通訊等等問題的時候,一定得注意線程安全的問題,根據情況看是不是需要使用synchronized關鍵字。
E. java 多線程怎麼深入
並發與並行
並行,表示兩個線程同時做事情。
並發,表示一會做這個事情,一會做另一個事情,存在著調度。單核 CPU 不可能存在並行(微觀上)。
image
以上就是原生線程池創建的核心原理。除了原生線程池之外並發包還提供了簡單的創建方式,上面也說了它們是對原生線程池的一種包裝,可以讓開發者簡單快捷的創建所需要的線程池。
Executors
newSingleThreadExecutor
創建一個線程的線程池,在這個線程池中始終只有一個線程存在。如果線程池中的線程因為異常問題退出,那麼會有一個新的線程來替代它。此線程池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行。
newFixedThreadPool
創建固定大小的線程池。每次提交一個任務就創建一個線程,直到線程達到線程池的最大大小。線程池的大小一旦達到最大值就會保持不變,如果某個線程因為執行異常而結束,那麼線程池會補充一個新線程。
newCachedThreadPool
可根據實際情況,調整線程數量的線程池,線程池中的線程數量不確定,如果有空閑線程會優先選擇空閑線程,如果沒有空閑線程並且此時有任務提交會創建新的線程。在正常開發中並不推薦這個線程池,因為在極端情況下,會因為 newCachedThreadPool 創建過多線程而耗盡 CPU 和內存資源。
newScheledThreadPool
此線程池可以指定固定數量的線程來周期性的去執行。比如通過 scheleAtFixedRate 或者 scheleWithFixedDelay 來指定周期時間。
PS:另外在寫定時任務時(如果不用 Quartz 框架),最好採用這種線程池來做,因為它可以保證裡面始終是存在活的線程的。
推薦使用 ThreadPoolExecutor 方式
在阿里的 Java 開發手冊時有一條是不推薦使用 Executors 去創建,而是推薦去使用 ThreadPoolExecutor 來創建線程池。
這樣做的目的主要原因是:使用 Executors 創建線程池不會傳入核心參數,而是採用的默認值,這樣的話我們往往會忽略掉裡面參數的含義,如果業務場景要求比較苛刻的話,存在資源耗盡的風險;另外採用 ThreadPoolExecutor 的方式可以讓我們更加清楚地了解線程池的運行規則,不管是面試還是對技術成長都有莫大的好處。
改了變數,其他線程可以立即知道。保證可見性的方法有以下幾種:
volatile
加入 volatile 關鍵字的變數在進行匯編時會多出一個 lock 前綴指令,這個前綴指令相當於一個內存屏障,內存屏障可以保證內存操作的順序。當聲明為 volatile 的變數進行寫操作時,那麼這個變數需要將數據寫到主內存中。
由於處理器會實現緩存一致性協議,所以寫到主內存後會導致其他處理器的緩存無效,也就是線程工作內存無效,需要從主內存中重新刷新數據。
F. 什麼是JAVA的多線程
簡單,先回答什麼是線程:即程序的執行路徑,再回答多線程:多線程就是一個程序中有多條不同的執行路徑
JAVA多線程的優點:可以並發的執行多項任務,比如說你瀏覽網頁的同時還可以聽歌
G. java多線程是怎麼回事
進程是程序在處理機中的一次運行。一個進程既包括其所要執行的指令,也包括了執行指令所需的系統資源,不同進程所佔用的系統資源相對獨立。所以進程是重量級的任務,它們之間的通信和轉換都需要操作系統付出較大的開銷。
線程是進程中的一個實體,是被系統獨立調度和分派的基本單位。線程自己基本上不擁有系統資源,但它可以與同屬一個進程的其他線程共享進程所擁有的全部資源。所以線程是輕量級的任務,它們之間的通信和轉換只需要較小的系統開銷。
Java支持多線程編程,因此用Java編寫的應用程序可以同時執行多個任務。Java的多線程機制使用起來非常方便,用戶只需關注程序細節的實現,而不用擔心後台的多任務系統。
Java語言里,線程表現為線程類。Thread線程類封裝了所有需要的線程操作控制。在設計程序時,必須很清晰地區分開線程對象和運行線程,可以將線程對象看作是運行線程的控制面板。在線程對象里有很多方法來控制一個線程是否運行,睡眠,掛起或停止。線程類是控制線程行為的唯一的手段。一旦一個Java程序啟動後,就已經有一個線程在運行。可通過調用Thread.currentThread方法來查看當前運行的是哪一個線程。
class ThreadTest{
public static void main(String args[]){
Thread t = Thread.currentThread();
t.setName("單線程"); //對線程取名為"單線程"
t.setPriority(8);
//設置線程優先順序為8,最高為10,最低為1,默認為5
System.out.println("The running thread: " + t);
// 顯示線程信息
try{
for(int i=0;i<3;i++){
System.out.println("Sleep time " + i);
Thread.sleep(100); // 睡眠100毫秒
}
}catch(InterruptedException e){// 捕獲異常
System.out.println("thread has wrong");
}
}
}
多線程的實現方法
繼承Thread類
可通過繼承Thread類並重寫其中的run()方法來定義線程體以實現線程的具體行為,然後創建該子類的對象以創建線程。
在繼承Thread類的子類ThreadSubclassName中重寫run()方法來定義線程體的一般格式為:
public class ThreadSubclassName extends Thread{
public ThreadSubclassName(){
..... // 編寫子類的構造方法,可預設
}
public void run(){
..... // 編寫自己的線程代碼
}
}
用定義的線程子類ThreadSubclassName創建線程對象的一般格式為:
ThreadSubclassName ThreadObject =
new ThreadSubclassName();
然後,就可啟動該線程對象表示的線程:
ThreadObject.start(); //啟動線程
應用繼承類Thread的方法實現多線程的程序。本程序創建了三個單獨的線程,它們分別列印自己的「Hello World!」。
class ThreadDemo extends Thread{
private String whoami;
private int delay;
public ThreadDemo(String s,int d){
whoami=s;
delay=d;
}
public void run(){
try{
sleep(delay);
}catch(InterruptedException e){ }
System.out.println("Hello World!" + whoami
+ " " + delay);
}
}
public class MultiThread{
public static void main(String args[]){
ThreadDemo t1,t2,t3;
t1 = new ThreadDemo("Thread1",
(int)(Math.random()*2000));
t2 = new ThreadDemo("Thread2",
(int)(Math.random()*2000));
t3 = new ThreadDemo("Thread3",
(int)(Math.random()*2000));
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
實現Runnable介面
編寫多線程程序的另一種的方法是實現Runnable介面。在一個類中實現Runnable介面(以後稱實現Runnable介面的類為Runnable類),並在該類中定義run()方法,然後用帶有Runnable參數的Thread類構造方法創建線程。
創建線程對象可用下面的兩個步驟來完成:
(1)生成Runnable類ClassName的對象
ClassName RunnableObject = new ClassName();
(2)用帶有Runnable參數的Thread類構造方法創建線程對象。新創建的線程的指針將指向Runnable類的實例。用該Runnable類的實例為線程提供 run()方法---線程體。
Thread ThreadObject = new Thread(RunnableObject);
然後,就可啟動線程對象ThreadObject表示的線程:
ThreadObject.start();
在Thread類中帶有Runnable介面的構造方法有:
public Thread(Runnable target);
public Thread(Runnable target, String name);
public Thread(String name);
public Thread(ThreadGroup group,Runnable target);
public Thread(ThreadGroup group,Runnable target,
String name);
其中,參數Runnable target表示該線程執行時運行target的run()方法,String name以指定名字構造線程,ThreadGroup group表示創建線程組。
用Runnable介面實現的多線程。
class TwoThread implements Runnable{
TwoThread(){
Thread t1 = Thread.currentThread();
t1.setName("第一主線程");
System.out.println("正在運行的線程: " + t1);
Thread t2 = new Thread(this,"第二線程");
System.out.println("創建第二線程");
t2.start();
try{
System.out.println("第一線程休眠");
Thread.sleep(3000);
}catch(InterruptedException e){
System.out.println("第一線程有錯");
}
System.out.println("第一線程退出");
}
public void run(){
try{
for(int i = 0;i < 5;i++){
System.out.println(「第二線程的休眠時間:」
+ i);
Thread.sleep(1000);
}
}catch(InterruptedException e){
System.out.println("線程有錯");
}
System.out.println("第二線程退出");
}
public static void main(String args[]){
new TwoThread();
}
}
程序運行結果如下:
正在運行的線程: Thread[第一主線程,5,main
創建第二線程
第一線程休眠
第二線程的休眠時間:0
第二線程的休眠時間:1
第二線程的休眠時間:2
第一線程退出
第二線程的休眠時間:3
第二線程的休眠時間:4
第二線程退出
H. java 如何實現多線程
線程間的通信方式
同步
這里講的同步是指多個線程通過synchronized關鍵字這種方式來實現線程間的通信。
參考示例:
public class MyObject {
synchronized public void methodA() {
//do something....
}
synchronized public void methodB() {
//do some other thing
}
}
public class ThreadA extends Thread {
private MyObject object;
//省略構造方法
@Override
public void run() {
super.run();
object.methodA();
}
}
public class ThreadB extends Thread {
private MyObject object;
//省略構造方法
@Override
public void run() {
super.run();
object.methodB();
}
}
public class Run {
public static void main(String[] args) {
MyObject object = new MyObject();
//線程A與線程B 持有的是同一個對象:object
ThreadA a = new ThreadA(object);
ThreadB b = new ThreadB(object);
a.start();
b.start();
}
}
由於線程A和線程B持有同一個MyObject類的對象object,盡管這兩個線程需要調用不同的方法,但是它們是同步執行的,比如:線程B需要等待線程A執行完了methodA()方法之後,它才能執行methodB()方法。這樣,線程A和線程B就實現了 通信。
這種方式,本質上就是「共享內存」式的通信。多個線程需要訪問同一個共享變數,誰拿到了鎖(獲得了訪問許可權),誰就可以執行。
I. java 多線程是什麼
進程是程序在處理機中的一次運行。一個進程既包括其所要執行的指令,也包括了執行指令所需的系統資源,不同進程所佔用的系統資源相對獨立。所以進程是重量級的任務,它們之間的通信和轉換都需要操作系統付出較大的開銷。
線程是進程中的一個實體,是被系統獨立調度和分派的基本單位。線程自己基本上不擁有系統資源,但它可以與同屬一個進程的其他線程共享進程所擁有的全部資源。所以線程是輕量級的任務,它們之間的通信和轉換只需要較小的系統開銷。
Java支持多線程編程,因此用Java編寫的應用程序可以同時執行多個任務。Java的多線程機制使用起來非常方便,用戶只需關注程序細節的實現,而不用擔心後台的多任務系統。
Java語言里,線程表現為線程類。Thread線程類封裝了所有需要的線程操作控制。在設計程序時,必須很清晰地區分開線程對象和運行線程,可以將線程對象看作是運行線程的控制面板。在線程對象里有很多方法來控制一個線程是否運行,睡眠,掛起或停止。線程類是控制線程行為的唯一的手段。一旦一個Java程序啟動後,就已經有一個線程在運行。可通過調用Thread.currentThread方法來查看當前運行的是哪一個線程。
J. 誰能生動的解釋一下java中的多線程
一:理解多線程
多線程是這樣一種機制,它允許在程序中並發執行多個指令流,每個指令流都稱為一個線程,彼此間互相獨立。 線程又稱為輕量級進程,它和進程一樣擁有獨立的執行控制,由操作系統負責調度,區別在於線程沒有獨立的存儲空間,而是和所屬進程中的其它線程共享一個存儲空間,這使得線程間的通信遠較進程簡單。
多個線程的執行是並發的,也就是在邏輯上「同時」,而不管是否是物理上的「同時」。如果系統只有一個CPU,那麼真正的「同時」是不可能的,但是由於CPU的速度非常快,用戶感覺不到其中的區別,因此我們也不用關心它,只需要設想各個線程是同時執行即可。
多線程和傳統的單線程在程序設計上最大的區別在於,由於各個線程的控制流彼此獨立,使得各個線程之間的代碼是亂序執行的,由此帶來的線程調度,同步等問題,將在以後探討。
二:在Java中實現多線程
我們不妨設想,為了創建一個新的線程,我們需要做些什麼?很顯然,我們必須指明這個線程所要執行的代碼,而這就是在Java中實現多線程我們所需要做的一切!
真是神奇!Java是如何做到這一點的?通過類!作為一個完全面向對象的語言,Java提供了類 java.lang.Thread 來方便多線程編程,這個類提供了大量的方法來方便我們控制自己的各個線程,我們以後的討論都將圍繞這個類進行。
那麼如何提供給 Java 我們要線程執行的代碼呢?讓我們來看一看 Thread 類。Thread 類最重要的方法是 run() ,它為Thread 類的方法 start() 所調用,提供我們的線程所要執行的代碼。為了指定我們自己的代碼,只需要覆蓋它!
方法一:繼承 Thread 類,覆蓋方法 run(),我們在創建的 Thread 類的子類中重寫 run() ,加入線程所要執行的代碼即可。下面是一個例子:
public class MyThread extends Thread {
int count= 1, number;
public MyThread(int num) {
number = num;
System.out.println("創建線程 " + number);
}
public void run() {
while(true) {
System.out.println("線程 " + number + ":計數 " + count);
if(++count== 6) return;
}
}
public static void main(String args[]) {
for(int i = 0; i 〈 5; i++) new MyThread(i+1).start();
}
}
這種方法簡單明了,符合大家的習慣,但是,它也有一個很大的缺點,那就是如果我們的類已經從一個類繼承(如小程序必須繼承自 Applet 類),則無法再繼承 Thread 類,這時如果我們又不想建立一個新的類,應該怎麼辦呢?
我們不妨來探索一種新的方法:我們不創建 Thread 類的子類,而是直接使用它,那麼我們只能將我們的方法作為參數傳遞給 Thread 類的實例,有點類似回調函數。但是 Java 沒有指針,我們只能傳遞一個包含這個方法的類的實例。那麼如何限制這個類必須包含這一方法呢?當然是使用介面!(雖然抽象類也可滿足,但是需要繼承,而我們之所以要採用這種新方法,不就是為了避免繼承帶來的限制嗎?)
Java 提供了介面 java.lang.Runnable 來支持這種方法。
方法二:實現 Runnable 介面
Runnable 介面只有一個方法 run(),我們聲明自己的類實現 Runnable 介面並提供這一方法,將我們的線程代碼寫入其中,就完成了這一部分的任務。但是 Runnable 介面並沒有任何對線程的支持,我們還必須創建 Thread 類的實例,這一點通過 Thread 類的構造函數public Thread(Runnable target);來實現。下面是一個例子:
public class MyThread implements Runnable {
int count= 1, number;
public MyThread(int num) {
number = num;
System.out.println("創建線程 " + number);
}
public void run() {
while(true) {
System.out.println("線程 " + number + ":計數 " + count);
if(++count== 6) return;
}
}
public static void main(String args[]) {
for(int i = 0; i 〈 5; i++) new Thread(new MyThread(i+1)).start();
}
}
嚴格地說,創建 Thread 子類的實例也是可行的,但是必須注意的是,該子類必須沒有覆蓋 Thread 類的 run 方法,否則該線程執行的將是子類的 run 方法,而不是我們用以實現Runnable 介面的類的 run 方法,對此大家不妨試驗一下。
使用 Runnable 介面來實現多線程使得我們能夠在一個類中包容所有的代碼,有利於封裝,它的缺點在於,我們只能使用一套代碼,若想創建多個線程並使各個線程執行不同的代碼,則仍必須額外創建類,如果這樣的話,在大多數情況下也許還不如直接用多個類分別繼承 Thread 來得緊湊。
綜上所述,兩種方法各有千秋,大家可以靈活運用。
下面讓我們一起來研究一下多線程使用中的一些問題。
三:線程的四種狀態
1. 新狀態:線程已被創建但尚未執行(start() 尚未被調用)。
2. 可執行狀態:線程可以執行,雖然不一定正在執行。CPU 時間隨時可能被分配給該線程,從而使得它執行。
3. 死亡狀態:正常情況下 run() 返回使得線程死亡。調用 stop()或 destroy() 亦有同樣效果,但是不被推薦,前者會產生異常,後者是強制終止,不會釋放鎖。
4. 阻塞狀態:線程不會被分配 CPU 時間,無法執行。
四:線程的優先順序
線程的優先順序代表該線程的重要程度,當有多個線程同時處於可執行狀態並等待獲得 CPU 時間時,線程調度系統根據各個線程的優先順序來決定給誰分配 CPU 時間,優先順序高的線程有更大的機會獲得 CPU 時間,優先順序低的線程也不是沒有機會,只是機會要小一些罷了。
你可以調用 Thread 類的方法 getPriority() 和 setPriority()來存取線程的優先順序,線程的優先順序界於1(MIN_PRIORITY)和10(MAX_PRIORITY)之間,預設是5(NORM_PRIORITY)。
五:線程的同步
由於同一進程的多個線程共享同一片存儲空間,在帶來方便的同時,也帶來了訪問沖突這個嚴重的問題。Java語言提供了專門機制以解決這種沖突,有效避免了同一個數據對象被多個線程同時訪問。
由於我們可以通過 private 關鍵字來保證數據對象只能被方法訪問,所以我們只需針對方法提出一套機制,這套機制就是 synchronized 關鍵字,它包括兩種用法:synchronized 方法和 synchronized 塊。
1. synchronized 方法:通過在方法聲明中加入 synchronized關鍵字來聲明 synchronized 方法。如:
public synchronized void accessVal(int newVal);
synchronized 方法控制對類成員變數的訪問:每個類實例對應一把鎖,每個 synchronized 方法都必須獲得調用該方法的類實例的鎖方能執行,否則所屬線程阻塞,方法一旦執行,就獨占該鎖,直到從該方法返回時才將鎖釋放,此後被阻塞的線程方能獲得該鎖,重新進入可執行狀態。這種機制確保了同一時刻對於每一個類實例,其所有聲明為 synchronized 的成員函數中至多隻有一個處於可執行狀態(因為至多隻有一個能夠獲得該類實例對應的鎖),從而有效避免了類成員變數的訪問沖突(只要所有可能訪問類成員變數的方法均被聲明為 synchronized)。
在 Java 中,不光是類實例,每一個類也對應一把鎖,這樣我們也可將類的靜態成員函數聲明為 synchronized ,以控制其對類的靜態成員變數的訪問。
synchronized 方法的缺陷:若將一個大的方法聲明為synchronized 將會大大影響效率,典型地,若將線程類的方法 run() 聲明為 synchronized ,由於在線程的整個生命期內它一直在運行,因此將導致它對本類任何 synchronized 方法的調用都永遠不會成功。當然我們可以通過將訪問類成員變數的代碼放到專門的方法中,將其聲明為 synchronized ,並在主方法中調用來解決這一問題,但是 Java 為我們提供了更好的解決辦法,那就是 synchronized 塊。
2. synchronized 塊:通過 synchronized關鍵字來聲明synchronized 塊。語法如下:
synchronized(syncObject) {
//允許訪問控制的代碼
}
synchronized 塊是這樣一個代碼塊,其中的代碼必須獲得對象 syncObject (如前所述,可以是類實例或類)的鎖方能執行,具體機制同前所述。由於可以針對任意代碼塊,且可任意指定上鎖的對象,故靈活性較高。
六:線程的阻塞
為了解決對共享存儲區的訪問沖突,Java 引入了同步機制,現在讓我們來考察多個線程對共享資源的訪問,顯然同步機制已經不夠了,因為在任意時刻所要求的資源不一定已經准備好了被訪問,反過來,同一時刻准備好了的資源也可能不止一個。為了解決這種情況下的訪問控制問題,Java 引入了對阻塞機制的支持。
阻塞指的是暫停一個線程的執行以等待某個條件發生(如某資源就緒),學過操作系統的同學對它一定已經很熟悉了。Java 提供了大量方法來支持阻塞,下面讓我們逐一分析。
1. sleep() 方法:sleep() 允許 指定以毫秒為單位的一段時間作為參數,它使得線程在指定的時間內進入阻塞狀態,不能得到CPU 時間,指定的時間一過,線程重新進入可執行狀態。
典型地,sleep() 被用在等待某個資源就緒的情形:測試發現條件不滿足後,讓線程阻塞一段時間後重新測試,直到條件滿足為止。
2. suspend() 和 resume() 方法:兩個方法配套使用,suspend()使得線程進入阻塞狀態,並且不會自動恢復,必須其對應的resume() 被調用,才能使得線程重新進入可執行狀態。典型地,suspend() 和 resume() 被用在等待另一個線程產生的結果的情形:測試發現結果還沒有產生後,讓線程阻塞,另一個線程產生了結果後,調用 resume() 使其恢復。
3. yield() 方法:yield() 使得線程放棄當前分得的 CPU 時間,但是不使線程阻塞,即線程仍處於可執行狀態,隨時可能再次分得 CPU 時間。調用 yield() 的效果等價於調度程序認為該線程已執行了足夠的時間從而轉到另一個線程。
4. wait() 和 notify() 方法:兩個方法配套使用,wait() 使得線程進入阻塞狀態,它有兩種形式,一種允許 指定以毫秒為單位的一段時間作為參數,另一種沒有參數,前者當對應的 notify() 被調用或者超出指定時間時線程重新進入可執行狀態,後者則必須對應的 notify() 被調用。
初看起來它們與 suspend() 和 resume() 方法對沒有什麼分別,但是事實上它們是截然不同的。區別的核心在於,前面敘述的所有方法,阻塞時都不會釋放佔用的鎖(如果佔用了的話),而這一對方法則相反。
上述的核心區別導致了一系列的細節上的區別。
首先,前面敘述的所有方法都隸屬於 Thread 類,但是這一對卻直接隸屬於 Object 類,也就是說,所有對象都擁有這一對方法。初看起來這十分不可思議,但是實際上卻是很自然的,因為這一對方法阻塞時要釋放佔用的鎖,而鎖是任何對象都具有的,調用任意對象的 wait() 方法導致線程阻塞,並且該對象上的鎖被釋放。而調用 任意對象的notify()方法則導致因調用該對象的 wait() 方法而阻塞的線程中隨機選擇的一個解除阻塞(但要等到獲得鎖後才真正可執行)。
其次,前面敘述的所有方法都可在任何位置調用,但是這一對方法卻必須在 synchronized 方法或塊中調用,理由也很簡單,只有在synchronized 方法或塊中當前線程才佔有鎖,才有鎖可以釋放。同樣的道理,調用這一對方法的對象上的鎖必須為當前線程所擁有,這樣才有鎖可以釋放。因此,這一對方法調用必須放置在這樣的 synchronized 方法或塊中,該方法或塊的上鎖對象就是調用這一對方法的對象。若不滿足這一條件,則程序雖然仍能編譯,但在運行時會出現IllegalMonitorStateException 異常。
wait() 和 notify() 方法的上述特性決定了它們經常和synchronized 方法或塊一起使用,將它們和操作系統的進程間通信機製作一個比較就會發現它們的相似性:synchronized方法或塊提供了類似於操作系統原語的功能,它們的執行不會受到多線程機制的干擾,而這一對方法則相當於 block 和wakeup 原語(這一對方法均聲明為 synchronized)。它們的結合使得我們可以實現操作系統上一系列精妙的進程間通信的演算法(如信號量演算法),並用於解決各種復雜的線程間通信問題。
關於 wait() 和 notify() 方法最後再說明兩點:
第一:調用 notify() 方法導致解除阻塞的線程是從因調用該對象的 wait() 方法而阻塞的線程中隨機選取的,我們無法預料哪一個線程將會被選擇,所以編程時要特別小心,避免因這種不確定性而產生問題。
第二:除了 notify(),還有一個方法 notifyAll() 也可起到類似作用,唯一的區別在於,調用 notifyAll() 方法將把因調用該對象的 wait() 方法而阻塞的所有線程一次性全部解除阻塞。當然,只有獲得鎖的那一個線程才能進入可執行狀態。
談到阻塞,就不能不談一談死鎖,略一分析就能發現,suspend() 方法和不指定超時期限的 wait() 方法的調用都可能產生死鎖。遺憾的是,Java 並不在語言級別上支持死鎖的避免,我們在編程中必須小心地避免死鎖。
以上我們對 Java 中實現線程阻塞的各種方法作了一番分析,我們重點分析了 wait() 和 notify() 方法,因為它們的功能最強大,使用也最靈活,但是這也導致了它們的效率較低,較容易出錯。實際使用中我們應該靈活使用各種方法,以便更好地達到我們的目的。
七:守護線程
守護線程是一類特殊的線程,它和普通線程的區別在於它並不是應用程序的核心部分,當一個應用程序的所有非守護線程終止運行時,即使仍然有守護線程在運行,應用程序也將終止,反之,只要有一個非守護線程在運行,應用程序就不會終止。守護線程一般被用於在後台為其它線程提供服務。
可以通過調用方法 isDaemon() 來判斷一個線程是否是守護線程,也可以調用方法 setDaemon() 來將一個線程設為守護線程。
八:線程組
線程組是一個 Java 特有的概念,在 Java 中,線程組是類ThreadGroup 的對象,每個線程都隸屬於唯一一個線程組,這個線程組在線程創建時指定並在線程的整個生命期內都不能更改。你可以通過調用包含 ThreadGroup 類型參數的 Thread 類構造函數來指定線程屬的線程組,若沒有指定,則線程預設地隸屬於名為 system 的系統線程組。
在 Java 中,除了預建的系統線程組外,所有線程組都必須顯式創建。在 Java 中,除系統線程組外的每個線程組又隸屬於另一個線程組,你可以在創建線程組時指定其所隸屬的線程組,若沒有指定,則預設地隸屬於系統線程組。這樣,所有線程組組成了一棵以系統線程組為根的樹。
Java 允許我們對一個線程組中的所有線程同時進行操作,比如我們可以通過調用線程組的相應方法來設置其中所有線程的優先順序,也可以啟動或阻塞其中的所有線程。
Java 的線程組機制的另一個重要作用是線程安全。線程組機制允許我們通過分組來區分有不同安全特性的線程,對不同組的線程進行不同的處理,還可以通過線程組的分層結構來支持不對等安全措施的採用。Java 的 ThreadGroup 類提供了大量的方法來方便我們對線程組樹中的每一個線程組以及線程組中的每一個線程進行操作。
九:總結
在本文中,我們講述了 Java 多線程編程的方方面面,包括創建線程,以及對多個線程進行調度、管理。我們深刻認識到了多線程編程的復雜性,以及線程切換開銷帶來的多線程程序的低效性,這也促使我們認真地思考一個問題:我們是否需要多線程?何時需要多線程?
多線程的核心在於多個代碼塊並發執行,本質特點在於各代碼塊之間的代碼是亂序執行的。我們的程序是否需要多線程,就是要看這是否也是它的內在特點。
假如我們的程序根本不要求多個代碼塊並發執行,那自然不需要使用多線程;假如我們的程序雖然要求多個代碼塊並發執行,但是卻不要求亂序,則我們完全可以用一個循環來簡單高效地實現,也不需要使用多線程;只有當它完全符合多線程的特點時,多線程機制對線程間通信和線程管理的強大支持才能有用武之地,這時使用多線程才是值得的