Java语言基础--进程与线程

概念

进程就是运行在系统中的代码集合（程序，它占用一定的内存和CPU资源，存在生存和消亡的动态过程

线程由进程创建，是进程的实体，一个进程可以有多个线程

并发：同一时刻，多个任务交替执行，貌似同时的错觉（单核CPU实现多任务就是并发）

并行：同一时刻，多个任务同时执行（多核CPU可以实现并行）

并行和并发可能同时存在

类图

使用

• 继承Thread类（源码解读）

  public class Thread01 {
      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
          //创建Cat对象，可以当做线程使用
          Cat cat = new Cat();
          //启动线程-> 执行抽象方法start0->底层使用C实现根据不同系统多线程->根据Runnable接口原则来调用run方法
          cat.start();
          }
      }
  }
  //Cat类继承Thread类
  class Cat extends Thread{
      @Override
      public void run(){
          //业务代码
      }
  }
  

• 实现Runnable接口（源码解读：代理模式）

  public class Thread02 {
      public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
          Thread thread = new Thread(dog);
          thread.start();
          /*
          Thread类使用了代理模式，内部使用以下代码来实现代理，原理上还是使用Thread类
          
          private Runnable target = null;//属性，类型是 Runnable
          @Override
          public void run() {
              if (target != null) {
                  target.run();//动态绑定（运行类型Dog）
              }
          }
          
          */
      }
  }
  //通过实现Runnable接口，开发线程
  class Dog implements Runnable { 
      @Override
      public void run() {
          //业务代码
      }
  }
  

多线程安全

编程模拟三个售票窗口，售票100，分别使用继承和实现方式来实现，发现线程间出现超卖现象
后面学习同步机制（Synchronized）可以解决以上问题

线程终止

• 线程完成任务后，自动终止

• 通过变量控制终止，即通知终止

  public class ThreadExit_ {
      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
          T t1 = new T();
          t1.start();
  
          //如果希望main线程去控制t1 线程的终止, 必须可以修改 loop
          //让t1 退出run方法，从而终止 t1线程 -> 通知方式
  
          //让主线程休眠 10 秒，再通知 t1线程退出
          System.out.println("main线程休眠10s...");
          Thread.sleep(10 * 1000);
          t1.setLoop(false);
      }
  }
  
  class T extends Thread {
      private int count = 0;
      //设置一个控制变量
      private boolean loop = true;
      @Override
      public void run() {
          while (loop) {
  
              try {
                  Thread.sleep(50);// 让当前线程休眠50ms
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
              System.out.println("T 运行中...." + (++count));
          }
  
      }
  
      public void setLoop(boolean loop) {
          this.loop = loop;
      }
  }
  

线程常用方法

• setName : 设置线程名称，使之与参数name相同

• getName：获取该线程名称

• start：开启线程执行，Java虚拟机底层调用该线程的start0方法

• run：底层调用的抽象接口方法，里面是具体的业务代码

• setPriority：设置线程优先级（MAX=10，MIN=1，NORM=5）

• getPriority：获取线程优先级

• sleep：在指定毫秒数内让当前线程休眠（暂停），方法中可能会抛出InterruptedException异常，要明确继续抛或者捕捉

• interrupt：中断线程，不是终止线程，一般用于中断线程休眠行为（主动抛出InterruptedException异常给线程）

• yield：线程的礼让，让出cpu，让其他线程执行，但礼让的时间不确定，所以不一定礼让成功（静态方法，归属Thread类）

• join：线程的插队，插队的线程一旦插队成功，则肯定先执行完插入的线程所有的任务(调用对方的join方法，让对方插队)

• 用户线程（又名工作线程）和守护线程

  • 用户线程：当线程的任务执行完成自然结束或者已通知方式结束
    • 使用start方法启动
  • 守护线程：一般是为用户线程服务和管理，当所有的用户线程结束，守护线程自动结束（常见守护线程-垃圾回收机制）
    • 先使用线程方法setDaemon（true）将线程属性标记为守护线程
    • 使用start方法启动

线程的生命周期

NEW: 尚未启动的线程处于此状态

RUNNABLE: 在Java虚拟机中执行的线程处于此状态

BLOCKED: 被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态

WAITING: 正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态

TIMED_WAITING: 正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态

TERMINATED: 已退出的线程处于此状态

同步机制（Synchronized）

在多线程编程，一些敏感数据不允许被多个线程同时访问，此时就是用同步访问技术，保证数据在同一时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整性，但会导致执行效率要降低

Java中引入了对象互斥锁，来保证共享数据操作的完整性，使用关键字synchronized来修饰对象来表明该对象在任意时刻只能由一个线程访问（颗粒理解为在对象身上寄存锁，当一个线程是抢到使用权限时会锁上，避免其他线程执行这段代码，其他线程都要等该线程使用完后开锁，才可以继续抢使用权，但是这个机制并不公平，可以让同一个线程一直抢到）

使用

• 同步代码块

synchronized (对象){ 得到对象的锁，才能操作同步代码
    //需要被同步的代码；
}

• 同步方法

public synchronized void m(String name){
    //需要被同步的代码
}

注意：

1. 在同一时刻，只能有一个线程来执行被标记为同步的代码

2. 非静态修饰锁是this（实例化对象）,也可以匙其他对象（但必须是同一个对象），静态修饰锁是当前类本身(当前类名.class)，也就是说，要让所有涉及的线程都使用同一把锁（这里的锁在同一对象上）才能保证同步机制正常运行

3. 使用步骤：分析上锁的代码，选择同步代码块或者同步方法，要求多线程的锁对象为同一个即可

死锁

要避免此现象，多个线程互相占用对方锁，不肯相让，导致死锁

演示核心代码

释放锁

下面操作会释放锁

• 当前线程的同步代码执行结束
• 当前线程在同步代码中遇到break、return
• 当前线程在同步代码中出现了未处理的Error或Exception，导致异常结束
• 当前线程在同步代码中执行了线程对象的wait()方法，当前线程暂停，并释放锁

下面操作不会释放锁

• 线程执行同步代码中执行了Thread.sleep()、Thread.yield()暂停线程的执行，不会释放锁
• 线程执行同步代码时，其他线程调用了该线程的suspend()方法来挂起该线程，并不会释放锁（应该避免使用suspend、resume，它们已被弃用）