多线程

作者: Amy木婉清 | 来源:发表于2021-07-27 13:58 被阅读0次

    多线程和线程池

    什么是进程

    进程是指运行中的应用程序,每个进程都有自己独立的地址空间(内存空间),比如用户点击桌面的IE浏览器,就启动了一个进程,操作系统就会为该进程分配独立的地址空间。当用户再次点击左面的IE浏览器,又启动了一个进程,操作系统将为新的进程分配新的独立的地址空间。目前操作系统都支持多进程。
    要点:用户每启动一个进程,操作系统就会为该进程分配一个独立的内存空间。

    什么是线程

    所谓线程,就是进程中一个实体,是被系统独立调度和分派的基本单位,线程本身不具有系统资源的调度权,仅仅拥有一点点用于在系统中运行所需的资源,但它可与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。
    一个线程可以创建和撤销其他的线程,同一进程中的多个线程之间可以并发执行,线程有就绪、阻塞、运行三种基本状态。


    image.png
    关于阻塞状态有以下三个

    等待阻塞:执行wait()方法等待,由notify()或notifyAll()唤醒
    同步阻塞:使用同步锁synchronized上锁
    其他阻塞:执行sleep()或join()方法,或者发出了I/O请求时

    线程的wait阻塞

    Wait()方法是让线程释放对象锁,让让其他线程拿到锁之后去优先执行,当其他线程唤醒wait()中的线程或者拿到对象锁的线程执行完释放了对象锁之后,wait()中的线程才会再次拿到对象锁从而执行。

    线程的sleep阻塞

    Sleep()方法是让线程睡眠,此时并没有释放对象锁,其他想要拿到睡眠线程的对象锁的线程也就拿不到相应的对象锁,从而不能抢在他前面执行。

    多线程的安全问题

    多个线程之间为什么会出现不安全

    线程随机性原理,线程会被CPU随机切换,而线程访问的资源如果是堆或者方法取得资源的话,那么每个线程都可以改变这个数据,外加上线程额执行会被CPU随机切换。

    多线程中对同步锁的使用
    · 解决线程安全问题

    ①使用synchronized同步锁的引用
    ②使用对象锁(对当前对象进行加锁)
    ③synchronized锁多对象

    多线程案例
    1.我锁住了一个方法,当我执行了这个方法,其他方法能够执行这个方法么?

    2.我锁的是这个对象呢?

    获得当前对象锁的线程,在调用加锁的方法,不会阻塞;
    调用该对象普通方法(既没有同步的方法),不会阻塞;
    既没有获得锁,调用的又是同步方法或代码块,会被阻塞。

    3.在类中有两个对象,我对class加锁,我对class中的一个对象进行访问,其他线程能够访问另一个对象么?

    不能,锁住整个class时,锁只能在方法执行后备释放才能执行其他方法或本方法,因为当前处于被锁定的范围中。
    这里要注意,锁住class和锁住this是不同的,锁住this时类中的其他对象或方法可以被另一条线程使用,而锁住class时是不行的。、

    什么是线程池?怎么使用?

    线程池
    线程池是一种多线程处理方法,处理过程中将任务添加到队列,然后在创建线程后自动启动这些任务。线程池线程都是后台线程,每个线程使用默认的堆栈大小,以默认的优先级运行,并处于多线程单元中。如果某个线程处于空闲状态,线程池将会调度一个任务给它。如果所有线程都始终保持繁忙,但将任务放入到一个队列总,则线程池将在过一段时间后创建另一个辅助线程,但线程的数目永远不会超过最大值。超过最大值的线程可以排队,但他们要等到其他线程完成后才启动。

    线程池的工作原理

    大佬文章带你解密:https://www.cnblogs.com/easycloud/p/3726089.html

    线程池的参数有哪些?

    1.corePoolSize:核心线程数
    2.queueCapacity:任务队列容量(阻塞队列)
    3.maxPoolSize:最大线程数
    4.keepAliveTime:线程空闲时间
    5.allowCoreThreadTimeOut:允许核心线程超时
    6.rejectedExecutionHandler:任务拒绝处理器

    队列

    线程池的队列长度是无限大的,但是在实际生产环境下,当请求速度远大于处理速度时,队列的无限假如会造成资源耗尽,服务宕掉。

    线程被释放后会被杀掉?

    不会,会回到池子中,等待线程池的再次调度。

    知道线程数达到最大值后,会发生什么事么?

    剩下的请求任务会进入等待队列

    线程池在实际开发项目中的使用:

    ①在执行消息入库的时候需要线程池,使用通用线程池,用于异步执行写操作不影响主程序

    https://www.cnblogs.com/xinxindiandeng/p/6383311.html

    ②在上传图片的时候,后台服务器是不支持多张图片上传的,利用线程池可以进行多张图片上传,从而减少上传的时间。

    https://blog.csdn.net/androidstarjack/article/details/81124183

    常用的线程池有4种

    1.newCachedThreadPool----创建一个可缓存的线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。
    2.newFixedThreadPool----创建一个指定工作线程数量的线程池。每当提交一个任务就创建一个工作线程,如果工作线程数量达到线程池初始的最大数,则将提交的任务存入到池队列中。
    3.newSingleThreadExecutor----创建一个单线程化的Executor,即只创建唯一的工作者线程来执行任务,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO,LIFO,优先级)执行
    FIFO:先进先出
    LIFO:后进先出
    4.newSchedule ThreadPool----创建一个定长的线程池,而且支持定时的以及周期性的任务执行。

    线程池案例链接地址-------https://www.cnblogs.com/aaron911/p/6213808.html

    线程池中的数据库连接池,它有什么好处?

    数据库连接池负责分配,管理和释放数据库连接,它允许应用程序重复使用一个现有的数据库连接,而不是重新建立一个。
    原因:数据库连接是一种关键的有限的昂贵的资源,这一点在多用户的网页应用程序中体现的尤为突出,对数据库连接的管理显著影响到整个应用程序的伸缩性和健壮性,影响到程序的性能指标。

    创建多线程方式

    1.线程是什么?

    线程被称为轻量级进程,是程序执行的最小单位,它是指在程序执行过程中,能够执行代码的一个执行单位。每个程序都至少有一个线程,也就是程序本身

    2.线程状态

    Java语言自定义了5种线程状态,在任意一个时间点,一个线程只能有且只有其中一个状态
    ①新建(new):创建后尚未启动的线程处于这种状态
    ②运行(Runnable):Runnable包括了操作系统线程状态得我Running和Ready,也就是处于此线程状态的线程有可能正在执行,也有可能正在等待着CPU为它分配执行时间。
    ③等待(Waiting):处于这种状态的线程不会被分配CPU执行时间。等待状态又分为无期限等待和有期限等待,处于无期限等待的线程需要被其他线程显示地唤醒,没有设置Timeout参数的Object.wait()、没有设置Timeout参数的Thread.join()方法都会使线程进入无限期等待状态;有限期等待状态无须等待被其他线程显示地唤醒,在一定时间之后它们会由系统自动唤醒,Thread.sleep()、设置了Timeout参数的Object.wait()、设置了Timeout参数的Thread.join()方法都会使线程进入有限期等待状态。
    ④阻塞(Blocked):线程被阻塞了,"阻塞状态"与“等待状态”的区别是:“阻塞状态”在等待着获取到一个排他锁,这个时间将在另外一个线程放弃这个锁的时候发生;而"等待状态"则是在等待一段时间或者唤醒动作的发生。在程序等待进入同步区域的时候,线程将进入这种状态。
    ⑤结束(Terminated):已终止线程的线程状态,线程已经结束执行。
    下图是5种状态转换图:


    image.png
    线程同步方法

    线程有4种同步方法:wait()、sleep()、notify()、notifyAll()
    wait():使线程处于一种等待状态,释放所持有的的对象锁。
    sleep():使一个正在运行的线程处于睡眠状态,是一个静态方法,调用它时要捕获InterruptedException异常,不释放对象锁。
    notify():唤醒一个正在等待状态的线程。注意调用此方法时,并不能确切知道唤醒的是哪一个等待状态的线程,是由JVM来决定唤醒哪个线程,不是由线程优先级决定的。
    notifyAll():唤醒所有等待状态的线程,注意并不是给所有唤醒线程一个对象锁,而是让它们竞争。

    创建线程的方式

    在JDK1.5之前,创建线程就只有两种方式,即继承java.lang.Thread类和实现java.lang.Runnable接口;而在JDK1.5以后,增加了两个创建线程的方式,即实现java.util.concurrent.Callable接口和线程池。下面是这4种方式创建线程的代码实现。
    1.继承Thread类

    //继承Thread类来创建线程
    public class ThreadTest {
     
        public static void main(String[] args) {
            //设置线程名字
            Thread.currentThread().setName("main thread");
            MyThread myThread = new MyThread();
            myThread.setName("子线程:");
            //开启线程
            myThread.start();
            for(int i = 0;i<5;i++){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
            }
        }
    }
     
    class MyThread extends Thread{
        //重写run()方法
        public void run(){
            for(int i = 0;i < 10; i++){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
            }
        }
    }
    

    多线程和线程池

    什么是进程

    进程是指运行中的应用程序,每个进程都有自己独立的地址空间(内存空间),比如用户点击桌面的IE浏览器,就启动了一个进程,操作系统就会为该进程分配独立的地址空间。当用户再次点击左面的IE浏览器,又启动了一个进程,操作系统将为新的进程分配新的独立的地址空间。目前操作系统都支持多进程。
    要点:用户每启动一个进程,操作系统就会为该进程分配一个独立的内存空间。

    什么是线程

    所谓线程,就是进程中一个实体,是被系统独立调度和分派的基本单位,线程本身不具有系统资源的调度权,仅仅拥有一点点用于在系统中运行所需的资源,但它可与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。
    一个线程可以创建和撤销其他的线程,同一进程中的多个线程之间可以并发执行,线程有就绪、阻塞、运行三种基本状态。


    image.png
    关于阻塞状态有以下三个

    等待阻塞:执行wait()方法等待,由notify()或notifyAll()唤醒
    同步阻塞:使用同步锁synchronized上锁
    其他阻塞:执行sleep()或join()方法,或者发出了I/O请求时

    线程的wait阻塞

    Wait()方法是让线程释放对象锁,让让其他线程拿到锁之后去优先执行,当其他线程唤醒wait()中的线程或者拿到对象锁的线程执行完释放了对象锁之后,wait()中的线程才会再次拿到对象锁从而执行。

    线程的sleep阻塞

    Sleep()方法是让线程睡眠,此时并没有释放对象锁,其他想要拿到睡眠线程的对象锁的线程也就拿不到相应的对象锁,从而不能抢在他前面执行。

    多线程的安全问题

    多个线程之间为什么会出现不安全

    线程随机性原理,线程会被CPU随机切换,而线程访问的资源如果是堆或者方法取得资源的话,那么每个线程都可以改变这个数据,外加上线程额执行会被CPU随机切换。

    多线程中对同步锁的使用
    · 解决线程安全问题

    ①使用synchronized同步锁的引用
    ②使用对象锁(对当前对象进行加锁)
    ③synchronized锁多对象

    多线程案例
    1.我锁住了一个方法,当我执行了这个方法,其他方法能够执行这个方法么?

    2.我锁的是这个对象呢?

    获得当前对象锁的线程,在调用加锁的方法,不会阻塞;
    调用该对象普通方法(既没有同步的方法),不会阻塞;
    既没有获得锁,调用的又是同步方法或代码块,会被阻塞。

    3.在类中有两个对象,我对class加锁,我对class中的一个对象进行访问,其他线程能够访问另一个对象么?

    不能,锁住整个class时,锁只能在方法执行后备释放才能执行其他方法或本方法,因为当前处于被锁定的范围中。
    这里要注意,锁住class和锁住this是不同的,锁住this时类中的其他对象或方法可以被另一条线程使用,而锁住class时是不行的。、

    什么是线程池?怎么使用?

    线程池
    线程池是一种多线程处理方法,处理过程中将任务添加到队列,然后在创建线程后自动启动这些任务。线程池线程都是后台线程,每个线程使用默认的堆栈大小,以默认的优先级运行,并处于多线程单元中。如果某个线程处于空闲状态,线程池将会调度一个任务给它。如果所有线程都始终保持繁忙,但将任务放入到一个队列总,则线程池将在过一段时间后创建另一个辅助线程,但线程的数目永远不会超过最大值。超过最大值的线程可以排队,但他们要等到其他线程完成后才启动。

    线程池的工作原理

    大佬文章带你解密:https://www.cnblogs.com/easycloud/p/3726089.html

    线程池的参数有哪些?

    1.corePoolSize:核心线程数
    2.queueCapacity:任务队列容量(阻塞队列)
    3.maxPoolSize:最大线程数
    4.keepAliveTime:线程空闲时间
    5.allowCoreThreadTimeOut:允许核心线程超时
    6.rejectedExecutionHandler:任务拒绝处理器

    队列

    线程池的队列长度是无限大的,但是在实际生产环境下,当请求速度远大于处理速度时,队列的无限假如会造成资源耗尽,服务宕掉。

    线程被释放后会被杀掉?

    不会,会回到池子中,等待线程池的再次调度。

    知道线程数达到最大值后,会发生什么事么?

    剩下的请求任务会进入等待队列

    线程池在实际开发项目中的使用:

    ①在执行消息入库的时候需要线程池,使用通用线程池,用于异步执行写操作不影响主程序

    https://www.cnblogs.com/xinxindiandeng/p/6383311.html

    ②在上传图片的时候,后台服务器是不支持多张图片上传的,利用线程池可以进行多张图片上传,从而减少上传的时间。

    https://blog.csdn.net/androidstarjack/article/details/81124183

    常用的线程池有4种

    1.newCachedThreadPool----创建一个可缓存的线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。
    2.newFixedThreadPool----创建一个指定工作线程数量的线程池。每当提交一个任务就创建一个工作线程,如果工作线程数量达到线程池初始的最大数,则将提交的任务存入到池队列中。
    3.newSingleThreadExecutor----创建一个单线程化的Executor,即只创建唯一的工作者线程来执行任务,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO,LIFO,优先级)执行
    FIFO:先进先出
    LIFO:后进先出
    4.newSchedule ThreadPool----创建一个定长的线程池,而且支持定时的以及周期性的任务执行。

    线程池案例链接地址-------https://www.cnblogs.com/aaron911/p/6213808.html

    线程池中的数据库连接池,它有什么好处?

    数据库连接池负责分配,管理和释放数据库连接,它允许应用程序重复使用一个现有的数据库连接,而不是重新建立一个。
    原因:数据库连接是一种关键的有限的昂贵的资源,这一点在多用户的网页应用程序中体现的尤为突出,对数据库连接的管理显著影响到整个应用程序的伸缩性和健壮性,影响到程序的性能指标。

    创建多线程方式

    1.线程是什么?

    线程被称为轻量级进程,是程序执行的最小单位,它是指在程序执行过程中,能够执行代码的一个执行单位。每个程序都至少有一个线程,也就是程序本身

    2.线程状态

    Java语言自定义了5种线程状态,在任意一个时间点,一个线程只能有且只有其中一个状态
    ①新建(new):创建后尚未启动的线程处于这种状态
    ②运行(Runnable):Runnable包括了操作系统线程状态得我Running和Ready,也就是处于此线程状态的线程有可能正在执行,也有可能正在等待着CPU为它分配执行时间。
    ③等待(Waiting):处于这种状态的线程不会被分配CPU执行时间。等待状态又分为无期限等待和有期限等待,处于无期限等待的线程需要被其他线程显示地唤醒,没有设置Timeout参数的Object.wait()、没有设置Timeout参数的Thread.join()方法都会使线程进入无限期等待状态;有限期等待状态无须等待被其他线程显示地唤醒,在一定时间之后它们会由系统自动唤醒,Thread.sleep()、设置了Timeout参数的Object.wait()、设置了Timeout参数的Thread.join()方法都会使线程进入有限期等待状态。
    ④阻塞(Blocked):线程被阻塞了,"阻塞状态"与“等待状态”的区别是:“阻塞状态”在等待着获取到一个排他锁,这个时间将在另外一个线程放弃这个锁的时候发生;而"等待状态"则是在等待一段时间或者唤醒动作的发生。在程序等待进入同步区域的时候,线程将进入这种状态。
    ⑤结束(Terminated):已终止线程的线程状态,线程已经结束执行。
    下图是5种状态转换图:


    image.png
    线程同步方法

    线程有4种同步方法:wait()、sleep()、notify()、notifyAll()
    wait():使线程处于一种等待状态,释放所持有的的对象锁。
    sleep():使一个正在运行的线程处于睡眠状态,是一个静态方法,调用它时要捕获InterruptedException异常,不释放对象锁。
    notify():唤醒一个正在等待状态的线程。注意调用此方法时,并不能确切知道唤醒的是哪一个等待状态的线程,是由JVM来决定唤醒哪个线程,不是由线程优先级决定的。
    notifyAll():唤醒所有等待状态的线程,注意并不是给所有唤醒线程一个对象锁,而是让它们竞争。

    创建线程的方式

    在JDK1.5之前,创建线程就只有两种方式,即继承java.lang.Thread类和实现java.lang.Runnable接口;而在JDK1.5以后,增加了两个创建线程的方式,即实现java.util.concurrent.Callable接口和线程池。下面是这4种方式创建线程的代码实现。
    1.继承Thread类

    //继承Thread类来创建线程
    public class ThreadTest {
     
        public static void main(String[] args) {
            //设置线程名字
            Thread.currentThread().setName("main thread");
            MyThread myThread = new MyThread();
            myThread.setName("子线程:");
            //开启线程
            myThread.start();
            for(int i = 0;i<5;i++){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
            }
        }
    }
     
    class MyThread extends Thread{
        //重写run()方法
        public void run(){
            for(int i = 0;i < 10; i++){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
            }
        }
    }
    

    2.实现Runnable接口

    //实现Runnable接口
    public class RunnableTest {
      
        public static void main(String[] args) {
            //设置线程名字
            Thread.currentThread().setName("main thread:");
            Thread thread =new Thread(new MyRunnable());
            thread.setName("子线程:");
            //开启线程
            thread.start();
            for(int i = 0; i <5;i++){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
            }
        }
    }
      
    class MyRunnable implements Runnable {
      
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
            }
        }
    }
    

    3.实现Callable接口

    import java.util.concurrent.Callable;
    import java.util.concurrent.ExecutionException;
    import java.util.concurrent.FutureTask;
    //实现Callable接口
    public class CallableTest {
     
        public static void main(String[] args) {
            //执行Callable 方式,需要FutureTask 实现实现,用于接收运算结果
            FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(new MyCallable());
            new Thread(futureTask).start();
            //接收线程运算后的结果
            try {
                Integer sum = futureTask.get();
                System.out.println(sum);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
     
    class MyCallable implements Callable<Integer> {
     
        @Override
        public Integer call() throws Exception {
            int sum = 0;
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                sum += i;
            }
            return sum;
        }
    }
    

    4.线程池

    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    //线程池实现
    public class ThreadPoolExecutorTest {
     
        public static void main(String[] args) {
            //创建线程池
            ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
            ThreadPool threadPool = new ThreadPool();
            for(int i =0;i<5;i++){
                //为线程池分配任务
                executorService.submit(threadPool);
            }
            //关闭线程池
            executorService.shutdown();
        }
    }
     
    class ThreadPool implements Runnable {
     
        @Override
        public void run() {
            for(int i = 0 ;i<10;i++){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    
    }
    

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