何谓线程?
线程(Thread)的英语原意为“细丝”,java语言把“正在执行程序的主体”称为线程(Thread)。
单线程指的是正在执行程序的主体只有一个。而 多线程正在执行程序的主体为1个以上。
多线程应用的几个场所:
- GUI应用程序
- 比较花费时间的I/O处理
- 多个客户端
启动线程的方式:
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
调用start()方法会有两个操作:(1)启动新线程;(2)调用run方法
注意:直接调用run方法并不会启动一个新线程,要启动新线程必须调用start()方法。
并行与并发:
当有一个以上的线程在操作时,如果计算机只有一个处理器,则程序会不断来回切换有操作的线程,这种操作被称为并发(concurrent);如果计算机有多个处理器,则线程的操作就有可能是并行(parallel)而非并发处理的。表现并发和并行两者差异的模式如下图所示。
线程启动的两种方式:
- 利用Thread的子类实例启动线程
- 利用Runnable接口的实现类实例启动线程
线程的共享互斥:
在多线程程序里,多个线程既然可以自由操作,当然就可能同时操作到同一实例。这个情况又是会造成不必要的麻烦。例如经典的银行取款问题,其“确认可用余款”这一部分的代码应该该为:
if(可用余额大于欲提取金额)
{
从可用余额中减掉欲提取金额
}
先确认可用余额是否大于欲提取金额,如果是,则可提取金额,这样就保证不会出现负数的情况。但是,如果让2个线程同时执行这段代码,就有可能出现余额变成负数的情况。具体如下图所示:
我们发现,由于时间差,可能会发生线程B夹在线程A的“确认可用余额”和“减去可用余额”之间的情况,这就会导致出现金额为负数的情况。
这时候就需要一种“交通管制”来避免此类问题的出现。JAVA中使用synchronized来实现共享互斥。这就好比十字路口的红绿灯处理一样;当直向行车时绿灯时,另一边的横向车灯一定是红灯。synchronized也采用类似的“交通管制”的方式来实现线程间的互斥。
因此,上述银行取款问题的代码如下:
public class Bank
{
private int money;
private String name;
public Bank(String name, int money)
{
this.money = money;
this.name = name;
}
// 存款
public synchronized void deposit(int m)
{
money += m;
}
// 取款
public synchronized void withdraw(int m)
{
if (money >= m)
{
money -= m;
return true; // 已取款
}
else
{
return false; // 余额不足
}
}
public String getName()
{
return name;
}
}
当一个线程正在执行Bank实例的deposit或withdraw方法时,其他线程就不能执行同一实例的deposit以及withdraw方法。欲执行的线程必须排队等候。
也许会注意到,Bank类里还有一个非synchronized的方法——getName。无论其它线程是否正在执行同一实例的deposit、withdraw或者getName方法,都不妨碍它的执行。
一个实例的synchronized方法只能允许1次一个线程执行。但是非synchronized的方法却没有这个限制。
当某1个线程执行synchronized方法时,该线程即取得该实例的锁定,其他线程则不能再执行同一实例的synchronized方法(所有synchronized方法)。
synchronized阻挡(又称synchronized语句)
synchronized局部阻挡:如果需要“管制”的不是整个方法,而是方法的一部分,就使用此类阻挡,代码如下 :
synchronized(表达式)
{
……
}
synchronized实例方法阻挡:如果需要“管制”的是整个实例方法,而是方法的一部分,就使用此类阻挡,代码如下:
synchronized void method()
{
……
}
这段代码在功能上与如下代码有异曲同工之妙 :
void method()
{
synchronized(this)
{
……
}
}
synchronized类方法阻挡:如果需要“管制”的是类方法,就使用此类阻挡,代码如下 :
class Something
{
static synchronized void method()
{
……
}
}
这段代码在功能上与如下代码有异曲同工之妙 :
class Something
{
static void method()
{
synchronized(Something.class)
{
……
}
}
}
也就是说,synchronized类方法是使用该类的类对象锁定去做线程的共享互斥。
线程的协调:
wait set——线程的休息室:所有实例都有一个wait set,wait set是一个在执行该实例的wait方法时,操作停止的线程的集合(每个实例都有)。
- obj.wait()是将现在的线程放到obj的wait set中;
- obj.notify()是从obj的wait set中唤醒一个线程;
- obj.notifyAll()是从obj的wait set中唤醒所有线程;
注意:线程必须有欲调用的实例的锁定,才能执行上述三个方法(这个规则)。