java学习--基础知识阶段性总结--多线程
多线程:★★★★
进程:正在进行中的程序。其实进程就是一个应用程序运行时的内存分配空间。
线程:其实就是进程中一个程序执行控制单元,一条执行路径。进程负责的是应用程序的空间的标示。线程负责的是应用程序的执行顺序。
一个进程至少有一个线程在运行,当一个进程中出现多个线程时,就称这个应用程序是多线程应用程序,每个线程在栈区中都有自己的执行空间,自己的方法区、自己的变量。
jvm在启动的时,首先有一个主线程,负责程序的执行,调用的是main函数。主线程执行的代码都在main方法中。
当产生垃圾时,收垃圾的动作,是不需要主线程来完成,因为这样,会出现主线程中的代码执行会停止,会去运行垃圾回收器代码,效率较低,所以由单独一个线程来负责垃圾回收。
随机性的原理:因为cpu的快速切换造成,哪个线程获取到了cpu的执行权,哪个线程就执行。
返回当前线程的名称:Thread.currentThread().getName()
线程的名称是由:Thread-编号定义的。编号从0开始。
线程要运行的代码都统一存放在了run方法中。
线程要运行必须要通过类中指定的方法开启。start方法。(启动后,就多了一条执行路径)
start方法:1)、启动了线程;2)、让jvm调用了run方法。
创建线程的第一种方式:继承Thread ,由子类复写run方法。
步骤:
1,定义类继承Thread类;
2,目的是复写run方法,将要让线程运行的代码都存储到run方法中;
3,通过创建Thread类的子类对象,创建线程对象;
4,调用线程的start方法,开启线程,并执行run方法。
线程状态:
被创建:start()
运行:具备执行资格,同时具备执行权;
冻结:sleep(time),wait()—notify()唤醒;线程释放了执行权,同时释放执行资格;
临时阻塞状态:线程具备cpu的执行资格,没有cpu的执行权;
消亡:stop()
创建线程的第二种方式:实现一个接口Runnable。
步骤:
1,定义类实现Runnable接口。
2,覆盖接口中的run方法(用于封装线程要运行的代码)。
3,通过Thread类创建线程对象;
4,将实现了Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类中的构造函数。
为什么要传递呢?因为要让线程对象明确要运行的run方法所属的对象。
5,调用Thread对象的start方法。开启线程,并运行Runnable接口子类中的run方法。
Ticket t = new Ticket();
/*
直接创建Ticket对象,并不是创建线程对象。
因为创建对象只能通过new Thread类,或者new Thread类的子类才可以。
所以最终想要创建线程。既然没有了Thread类的子类,就只能用Thread类。
*/
Thread t1 = new Thread(t); //创建线程。
/*
只要将t作为Thread类的构造函数的实际参数传入即可完成线程对象和t之间的关联
为什么要将t传给Thread类的构造函数呢?其实就是为了明确线程要运行的代码run方法。
*/
t1.start();
为什么要有Runnable接口的出现?
1:通过继承Thread类的方式,可以完成多线程的建立。但是这种方式有一个局限性,如果一个类已经有了自己的父类,就不可以继承Thread类,因为java单继承的局限性。
可是该类中的还有部分代码需要被多个线程同时执行。这时怎么办呢?
只有对该类进行额外的功能扩展,java就提供了一个接口Runnable。这个接口中定义了run方法,其实run方法的定义就是为了存储多线程要运行的代码。
所以,通常创建线程都用第二种方式。
因为实现Runnable接口可以避免单继承的局限性。
2:其实是将不同类中需要被多线程执行的代码进行抽取。将多线程要运行的代码的位置单独定义到接口中。为其他类进行功能扩展提供了前提。
所以Thread类在描述线程时,内部定义的run方法,也来自于Runnable接口。
实现Runnable接口可以避免单继承的局限性。而且,继承Thread,是可以对Thread类中的方法,进行子类复写的。但是不需要做这个复写动作的话,只为定义线程代码存放位置,实现Runnable接口更方便一些。所以Runnable接口将线程要执行的任务封装成了对象。
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//面试
new Thread(new Runnable(){ //匿名
public void run(){
System.out.println("runnable run");
}
})
{
public void run(){
System.out.println("subthread run");
}
}.start(); //结果:subthread run
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Try {
Thread.sleep(10);
}catch(InterruptedException e){}// 当刻意让线程稍微停一下,模拟cpu 切换情况。
多线程安全问题的原因:
通过图解:发现一个线程在执行多条语句时,并运算同一个数据时,在执行过程中,其他线程参与进来,并操作了这个数据。导致到了错误数据的产生。
涉及到两个因素:
1,多个线程在操作共享数据。
2,有多条语句对共享数据进行运算。
原因:这多条语句,在某一个时刻被一个线程执行时,还没有执行完,就被其他线程执行了。
解决安全问题的原理:
只要将操作共享数据的语句在某一时段让一个线程执行完,在执行过程中,其他线程不能进来执行就可以解决这个问题。
如何进行多句操作共享数据代码的封装呢?
java中提供了一个解决方式:就是同步代码块。
格式:
synchronized(对象) { // 任意对象都可以。这个对象就是锁。
需要被同步的代码;
}
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同步:★★★★★
好处:解决了线程安全问题。
弊端:相对降低性能,因为判断锁需要消耗资源,产生了死锁。
定义同步是有前提的:
1,必须要有两个或者两个以上的线程,才需要同步。
2,多个线程必须保证使用的是同一个锁。
同步的第二种表现形式:
同步函数:其实就是将同步关键字定义在函数上,让函数具备了同步性。
同步函数是用的哪个锁呢?
通过验证,函数都有自己所属的对象this,所以同步函数所使用的锁就是this锁。
当同步函数被static修饰时,这时的同步用的是哪个锁呢?
静态函数在加载时所属于类,这时有可能还没有该类产生的对象,但是该类的字节码文件加载进内存就已经被封装成了对象,这个对象就是该类的字节码文件对象。
所以静态加载时,只有一个对象存在,那么静态同步函数就使用的这个对象。
这个对象就是 类名.class
同步代码块和同步函数的区别?
同步代码块使用的锁可以是任意对象。
同步函数使用的锁是this,静态同步函数的锁是该类的字节码文件对象。
在一个类中只有一个同步,可以使用同步函数。如果有多同步,必须使用同步代码块,来确定不同的锁。所以同步代码块相对灵活一些。
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★考点问题:请写一个延迟加载的单例模式?写懒汉式;当出现多线程访问时怎么解决?加同步,解决安全问题;效率高吗?不高;怎样解决?通过双重判断的形式解决。
//懒汉式:延迟加载方式。
当多线程访问懒汉式时,因为懒汉式的方法内对共性数据进行多条语句的操作。所以容易出现线程安全问题。为了解决,加入同步机制,解决安全问题。但是却带来了效率降低。
为了效率问题,通过双重判断的形式解决。
class Single{
private static Single s = null;
private Single(){}
public static Single getInstance(){ //锁是谁?字节码文件对象;
if(s == null){
synchronized(Single.class){
if(s == null)
s = new Single();
}
}
return s;
}
}
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同步死锁:通常只要将同步进行嵌套,就可以看到现象。同步函数中有同步代码块,同步代码块中还有同步函数。
线程间通信:思路:多个线程在操作同一个资源,但是操作的动作却不一样。
1:将资源封装成对象。
2:将线程执行的任务(任务其实就是run方法。)也封装成对象。
等待唤醒机制:涉及的方法:
wait:将同步中的线程处于冻结状态。释放了执行权,释放了资格。同时将线程对象存储到线程池中。
notify:唤醒线程池中某一个等待线程。
notifyAll:唤醒的是线程池中的所有线程。
注意:
1:这些方法都需要定义在同步中。
2:因为这些方法必须要标示所属的锁。
你要知道 A锁上的线程被wait了,那这个线程就相当于处于A锁的线程池中,只能A锁的notify唤醒。
3:这三个方法都定义在Object类中。为什么操作线程的方法定义在Object类中?
因为这三个方法都需要定义同步内,并标示所属的同步锁,既然被锁调用,而锁又可以是任意对象,那么能被任意对象调用的方法一定定义在Object类中。
wait和sleep区别: 分析这两个方法:从执行权和锁上来分析:
wait:可以指定时间也可以不指定时间。不指定时间,只能由对应的notify或者notifyAll来唤醒。
sleep:必须指定时间,时间到自动从冻结状态转成运行状态(临时阻塞状态)。
wait:线程会释放执行权,而且线程会释放锁。
Sleep:线程会释放执行权,但不是不释放锁。
线程的停止:通过stop方法就可以停止线程。但是这个方式过时了。
停止线程:原理就是:让线程运行的代码结束,也就是结束run方法。
怎么结束run方法?一般run方法里肯定定义循环。所以只要结束循环即可。
第一种方式:定义循环的结束标记。
第二种方式:如果线程处于了冻结状态,是不可能读到标记的,这时就需要通过Thread类中的interrupt方法,将其冻结状态强制清除。让线程恢复具备执行资格的状态,让线程可以读到标记,并结束。
---------< java.lang.Thread >----------
interrupt():中断线程。
setPriority(int newPriority):更改线程的优先级。
getPriority():返回线程的优先级。
toString():返回该线程的字符串表示形式,包括线程名称、优先级和线程组。
Thread.yield():暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。
setDaemon(true):将该线程标记为守护线程或用户线程。将该线程标记为守护线程或用户线程。当正在运行的线程都是守护线程时,Java 虚拟机退出。该方法必须在启动线程前调用。
join:临时加入一个线程的时候可以使用join方法。
当A线程执行到了B线程的join方式。A线程处于冻结状态,释放了执行权,B开始执行。A什么时候执行呢?只有当B线程运行结束后,A才从冻结状态恢复运行状态执行。
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设计模式:解决问题最行之有效的思想。是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。
java中有23种设计模式:
单例设计模式:★★★★★
解决的问题:保证一个类在内存中的对象唯一性。
比如:多程序读取一个配置文件时,建议配置文件封装成对象。会方便操作其中数据,又要保证多个程序读到的是同一个配置文件对象,就需要该配置文件对象在内存中是唯一的。
Runtime()方法就是单例设计模式进行设计的。
如何保证对象唯一性呢?
思想:
1,不让其他程序创建该类对象。
2,在本类中创建一个本类对象。
3,对外提供方法,让其他程序获取这个对象。
步骤:
1,因为创建对象都需要构造函数初始化,只要将本类中的构造函数私有化,其他程序就无法再创建该类对象;
2,就在类中创建一个本类的对象;
3,定义一个方法,返回该对象,让其他程序可以通过方法就得到本类对象。(作用:可控)
代码体现:
1,私有化构造函数;
2,创建私有并静态的本类对象;
3,定义公有并静态的方法,返回该对象。
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//饿汉式
class Single{
private Single(){} //私有化构造函数。
private static Single s = new Single(); //创建私有并静态的本类对象。
public static Single getInstance(){ //定义公有并静态的方法,返回该对象。
return s;
}
}
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//懒汉式:延迟加载方式。
class Single2{
private Single2(){}
private static Single2 s = null;
public static Single2 getInstance(){
if(s==null)
s = new Single2();
return s;
}
}