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多线程详解

发布于2022-09-18 17:00     阅读(932)     评论(0)     点赞(16)     收藏(3)



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多线程详解

一、多线程

  1. 什么是多线程?
    多线程(multithreading),是指从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术。具有多线程能力的计算机因有硬件支持而能够在同一时间执行多于一个线程,进而提升整体处理性能。具有这种能力的系统包括对称多处理机、多核心处理器以及芯片级多处理或同时多线程处理器。在一个程序中,这些独立运行的程序片段叫作“线程”(Thread),利用它编程的概念就叫作“多线程处理”
  2. 原理
  1. 实现多线程是采用一种并发执行机制 。
    并发执行机制原理:简单地说就是把一个处理器划分为若干个短的时间片,每个时间片依次轮流地执行处理各个应用程序,由于一个时间片很短,相对于一个应用程序来说,就好像是处理器在为自己单独服务一样,从而达到多个应用程序在同时进行的效果 。
  2. 多线程就是把操作系统中的这种并发执行机制原理运用在一个程序中,把一个程序划分为若干个子任务,多个子任务并发执行,每一个任务就是一个线程。这就是多线程程序。
  3. 多线程技术不但可以提高交互式,而且能够更加高效、便捷地进行控制。在对多线程应用的时候,可以使程序响应速度得到提高,从而实现速度化、高效化的特点。另外,多线程技术存在的缺点也比较明显,需要等待比较长的时间之外,还会在一定程度上使程序运行速度降低,使工作效率受到一定的影响,从而对资源造成了浪费。
  1. 优点编辑

1、使用线程可以把占据时间长的程序中的任务放到后台去处理 。
2、用户界面可以更加吸引人,这样比如用户点击了一个按钮去触发某些事件的处理,可以弹出一个进度条来显示处理的进度 。
3、程序的运行速度可能加快 。
4、在一些等待的任务实现上如用户输入、文件读写和网络收发数据等,线程就比较有用了。在这种情况下可以释放一些珍贵的资源如内存占用等 。
5、多线程技术在IOS软件开发中也有举足轻重的作用 。

  1. 缺点

1、如果有大量的线程,会影响性能,因为操作系统需要在它们之间切换 。
2、更多的线程需要更多的内存空间 。
3、线程可能会给程序带来更多“bug”,因此要小心使用 。
4、线程的中止需要考虑其对程序运行的影响 。
5、通常块模型数据是在多个线程间共享的,需要防止线程死锁情况的发生 。

以上内容来自百度百科

二、线程的几个相关概念

多线程编程的含义就是将一个程序任务分为几个可以同时并发执行的子任务。

  1. 程序:程序是含有指令和数据的文件,也可以说程序是静态代码,被存储在磁盘或者其他的数据存储设备中。
  2. 进程:进程是程序执行一次的过程。进程是系统运行程序的单位,因此进程是动态的。当程序运行时就会被系统载入内存,并且启动他的工作。对于完全不相关的程序,在同时执行时,不会做数据的交换,而且可以完全独立运行。
  3. 多任务:多任务是在一个系统中可以同时运行多个进程。每个进程都是独立的任务,每个进程都有自己独立的内存。所谓的同时运行进程,其实是操作系统将资源分配给各个进程以后,每个进程在CPU上交替运行。
  4. 线程:线程是比进程更小的执行单位。一个进程执行过程可以产生多个线程,形成多条执行路径,提高了运行效率。不同的是,同类的多个线程共享同一块内存,在进行各个线程的切换时开销比进程小很多。
  5. 多线程:同时执行一个以上的线程,一个线程的执行不必等到另一个线程执行完成在执行。

三、线程的状态与生命周期

每个Java程序都有一个默认的主线程,对于应用程序来说其主线程就是main()方法执行的线程。要想实现多线程,必须在主线程中创建新的线程对象,Java语言使用Thread类及其子类的对象来表示线程,新线程的建立在它完整的生命周期中通常要经历五种状态,通过线程的控制和调度可以实现这几种状态之间的转化。

  1. 新建状态:线程对象声明和创建,未被执行之前。
  2. 就绪状态:处于新建状态的线程被启动后进入线程队列排队等待CPU时间片。
  3. 运行状态:就绪状态的线程被调度并获得CPU资源。
  4. 阻塞状态:在特殊情况下让出CPU资源暂时中止自己的执行。
  5. 消亡状态:线程执行完成或者程序停止运行。

四、线程的优先级与调度

在多线程系统中,每个线程都会被赋予一个优先级。优先级高的线程可以在一段时间内获得比优先级低的线程更多的执行时间。优先级相同时先来先用。

创建一个新的线程的优先级规则:

  • 新建线程的优先级继承创建它的父线程的优先级,父线程是指创建新线程对象语句所在的线程。
  • 一般情况下,主线程具有普通优先级,优先级从低到高用1-10来表示。

五、Java中多线程的创建

4.1继承Thread类创建线程

当我们发现程序可以分头执行时,就可以通过创建多线程分头工作,在只有一个CPU的情况下,程序运行时间并不会因为采取多线程而减少,但是整体的感觉可能比较好。

Java语言中实现多线程的第一种方法,继承java.lang包中的Thread类。Java语言中已经定义了Thread类,该类中定义的方法可以实现线程的产生,执行,终止与查看进程的执行状态。

语法:

class 类名 extends Thread{
    类中的成员变量;
    类中的成员方法;
    修饰符 run(){
        线程代码;
    }
}
//匿名对象法
new Thread();

4.2实现Runnable接口创建线程

由于Java不支持多重继承,如果某个类已经继承了其它的父类,将无法通过继承Thread类来创建线程。于是出现了Java中实现多线程的第二种方法,也是比较常用的一种方法,通过实现Runnable接口创建线程,这种方法可以使线程具有其它类的一些特征,极具灵活性。

Runnable是Java语言实现线程的接口。从本质上说,实现线程的类必须实现该接口。其实Thread就是直接继承Object类并且实现Runnable接口。

六、多线程的同步控制

当多个线程之间共享数据,若线程还是异步的方式访问共享数据,有时候是不安全和不符合逻辑的。此时,当一个线程对共享数据进行修改时,在没有完成相关操作之前,其它线程不能打断它。否则就会破坏数据的完整性,得到一个错误的结果。这就是线程的同步。

线程的同步控制是在数据的共享基础之上的,是为了解决多个线程共享数据导致的数据不一致问题。在同一时刻只允许一个线程处于操作中,这就是同步控制中的"线程间互斥"。

在并发程序中,对多线程共享的资源或数据称为临界资源,把线程中访问临界资源的代码成为临界代码。临界资源在一个时刻只能被一个线程访问,而访问临界资源的代码就是临界代码。

Java技术用对象"互斥锁"的机制来实现线程间的互斥操作。

七、线程之间的通信

多线程的执行往往需要相互之间的配合,为了更加有效的协调不同线程的工作,需要在线程间建立沟通渠道,通过线程间的对话来解决线程的同步问题,而不仅仅是依靠互斥机制。

Java.lang.Object中的wait()和notify()等方法为线程间的通信提供了有效手段。对于一个线程,若基于对象x调用wait()方法或notify()方法,该线程必须已经获得对象x的互斥锁。也就是说,wait()和notify()只能在同步代码里调用。

sleep()和wait()方法都能使线程堵塞,区别是:wait()方法在放弃CPU资源的同时交出了资源控制权,而sleep()方法无法做到。

原文链接:https://blog.csdn.net/m0_65144570/article/details/126411651



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作者:我很伤感

链接:http://www.javaheidong.com/blog/article/504376/6694b0a4bdbbb6d1936d/

来源:java黑洞网

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