Java多线程

1.多线程的介绍

多线程的目的是为了最大限度的利用CPU资源。

 

Java编写程序都运行在在Java虚拟机（JVM）中，在JVM的内部，程序的多任务是通过线程来实现的。每用java命令启动一个java应用程序，就会启动一个JVM进程。在同一个JVM进程中，有且只有一个进程，就是它自己。在这个JVM环境中，所有程序代码的运行都是以线程来运行。

 

一般常见的Java应用程序都是单线程的。比如，用java命令运行一个最简单的HelloWorld的Java应用程序时，就启动了一个JVM进程，JVM找到程序程序的入口点main()，然后运行main()方法，这样就产生了一个线程，这个线程称之为主线程。当main方法结束后，主线程运行完成。JVM进程也随即退出 。

 

对于一个进程中的多个线程来说，多个线程共享进程的内存块，当有新的线程产生的时候，操作系统不分配新的内存，而是让新线程共享原有的进程块的内存。因此，线程间的通信很容易，速度也很快。不同的进程因为处于不同的内存块，因此进程之间的通信相对困难。

 

实际上，操作的系统的多进程实现了多任务并发执行，程序的多线程实现了进程的并发执行。多任务、多进程、多线程的前提都是要求操作系统提供多任务、多进程、多线程的支持。

 

在Java程序中，JVM负责线程的调度。线程调度是值按照特定的机制为多个线程分配CPU的使用权。

调度的模式有两种：分时调度和抢占式调度。分时调度是所有线程轮流获得CPU使用权，并平均分配每个线程占用CPU的时间；抢占式调度是根据线程的优先级别来获取CPU的使用权。JVM的线程调度模式采用了抢占式模式。

 

每个线程都有一个优先级，高优先级线程的执行优先于低优先级线程。每个线程都可以或不可以标记为一个守护程序。当某个线程中运行的代码创建一个新 Thread 对象时，该新线程的初始优先级被设定为创建线程的优先级，并且当且仅当创建线程是守护线程时，新线程才是守护程序。主线程创建的线程默认情况下也是前台线程，但是可以调用setDaemon(true)方法来把它设置为守护线程。

 2.多线程实现

在Java中，多线程的实现有两种方式：

扩展java.lang.Thread类

实现java.lang.Runnable接口

实现接口的优势：

1）：适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源

2）：可以避免java中的单继承的限制

3）：增加程序的健壮性，代码可以被多个线程共享，代码和数据独立。

3.多线程API

void join()   等待该线程终止。

static void sleep(long millis) 在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行）(不会释放锁)。

static void yield()  暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程(不会释放锁)。

void setDaemon(boolean on)  将该线程标记为守护线程或用户线程。

void wait() 导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 唤醒方法(是释放锁）

void notify() 唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。

4.线程的状态转换图

 

1、新建状态（New）：新创建了一个线程对象。

2、就绪状态（Runnable）：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取CPU的使用权。

3、运行状态（Running）：就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码。

4、阻塞状态（Blocked）：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。

阻塞的情况分三种：

（一）、等待阻塞：运行的线程执行wait()方法，JVM会把该线程放入等待池中。

（二）、同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池中。

（三）、其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

5、死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

5.线程的调度

Java线程有优先级，优先级高的线程会获得较多的运行机会。

Java线程的优先级用整数表示，取值范围是1~10，Thread类有以下三个静态常量：

static int MAX_PRIORITY          线程可以具有的最高优先级，取值为10。

static int MIN_PRIORITY          线程可以具有的最低优先级，取值为1。

static int NORM_PRIORITY          分配给线程的默认优先级，取值为5。

Thread类的setPriority()和getPriority()方法分别用来设置和获取线程的优先级。 每个线程都有默认的优先级。主线程的默认优先级为Thread.NORM_PRIORITY。线程的优先级有继承关系，比如A线程中创建了B线程，那么B将和A具有相同的优先级。

JVM提供了10个线程优先级，但与常见的操作系统都不能很好的映射。如果希望程序能移植到各个操作系统中，应该仅仅使用Thread类有以下三个静态常量作为优先级，这样能保证同样的优先级采用了同样的调度方式。

 6.线程同步方法

采用同步的话，可以使用同步代码块和同步方法两种来完成。

synchronized（同步对象）{ //需要同步的代码}

synchronized 方法返回类型 方法名（参数列表）{  // 其他代码}

 7.线程安全的类的特征

a.这个类的对象可以同时被多个线程安全的访问

b.每个线程都能正常的执行原子操作，得到正确的结果。

c.在每个线程的原子操作都完成后，对象处于逻辑上的合理状态。

不可变类总是安全的，可变类的线程安全往往以降低并发性能为代价.

可以采取

1.只对可能导致竞争的资源代码进行同步

2.如果一个可变类有两种运行环境，可以为这个类提供两种实现。（单线程环境实现和多线程环境实现)

参考：http://lavasoft.blog.51cto.com/62575/27069/