Java程序员从笨鸟到菜鸟之(十一）多线程讲解
多線程是Java應(yīng)用程序的一個特點，掌握java的多線程也是作為一java程序員必備的知識。多線程指的是在單個程序中可以同時運行多個同的線程執(zhí)行不同的任務(wù).線程是程序內(nèi)的順序控制流，只能使用分配給序的資源和環(huán)境。還記得剛開始學(xué)習(xí)的時候總是和進(jìn)程分不清，總是對這兩個名詞所迷惑。
下面就首先對這兩個名詞區(qū)分來作為本篇博客的開始：
????一、線程與進(jìn)程的區(qū)別
多個進(jìn)程的內(nèi)部數(shù)據(jù)和狀態(tài)都是完全獨立的,而多線程是共享一塊內(nèi)存空間和一組系統(tǒng)資源,有可能互相影響.??線程本身的數(shù)據(jù)通常只有寄存器數(shù)據(jù)，以及一個程序執(zhí)行時使用的堆棧，所以線程的切換比進(jìn)程切換的負(fù)擔(dān)要小。
?多線程編程的目的，就是"最大限度地利用CPU資源"，當(dāng)某一線程的處理不需要占用CPU而只和I/O等資源打交道時，讓需要占用CPU資源的其它線程有機會獲得CPU資源。從根本上說，這就是多線程編程的最終目的。
二、了解一下java在多線程中的基礎(chǔ)知識
1.Java中如果我們自己沒有產(chǎn)生線程，那么系統(tǒng)就會給我們產(chǎn)生一個線程（主線程，main方法就在主線程上運行），我們的程序都是由線程來執(zhí)行的。
?2.?進(jìn)程：執(zhí)行中的程序（程序是靜態(tài)的概念，進(jìn)程是動態(tài)的概念）。?
3.?線程的實現(xiàn)有兩種方式，第一種方式是繼承Thread類，然后重寫run方法；第二種是實現(xiàn)Runnable接口，然后實現(xiàn)其run方法。?
4.?將我們希望線程執(zhí)行的代碼放到run方法中，然后通過start方法來啟動線程，start方法首先為線程的執(zhí)行準(zhǔn)備好系統(tǒng)資源，然后再去調(diào)用run方法。當(dāng)某個類繼承了Thread類之后，該類就叫做一個線程類。?
5.?一個進(jìn)程至少要包含一個線程。?
6.?對于單核CPU來說，某一時刻只能有一個線程在執(zhí)行（微觀串行），從宏觀角度來看，多個線程在同時執(zhí)行（宏觀并行）。?
7.?對于雙核或雙核以上的CPU來說，可以真正做到微觀并行。
三、Thread源碼研究：?
1)?Thread類也實現(xiàn)了Runnable接口，因此實現(xiàn)了Runnable接口中的run方法；?
2)?當(dāng)生成一個線程對象時，如果沒有為其設(shè)定名字，那么線程對象的名字將使用如下形式：Thread-number,該number將是自動增加的，并被所有的Thread對象所共享（因為它是static的成員變量）。?
3)?當(dāng)使用第一種方式來生成線程對象時，我們需要重寫run方法，因為Thread類的run方法此時什么事情也不做。
4）當(dāng)使用第二種方式生成線程對象時，我們需要實現(xiàn)Runnable接口的run方法，然后使用new?Thread（new?MyThread（））（假如MyThread已經(jīng)實現(xiàn)了Runnable接口）來生成線程對象，這時的線程對象的run方法或調(diào)就會MyThread類的run方法，這樣我們自己編寫的run方法就執(zhí)行了。
說明：?
Public?void?run(){
If(target!=null){
Target.run();
}}
?
當(dāng)使用繼承Thread生成線程對象時，target為空，什么也不執(zhí)行，當(dāng)使用第二種方式生成時，執(zhí)行target.run（），target為runnable的實例對象，即為執(zhí)行重寫后的方法
總結(jié)：兩種生成線程對象的區(qū)別：
1.兩種方法均需執(zhí)行線程的start方法為線程分配必須的系統(tǒng)資源、調(diào)度線程運行并執(zhí)行線程的run方法。?
2.在具體應(yīng)用中，采用哪種方法來構(gòu)造線程體要視情況而定。通常，當(dāng)一個線程已繼承了另一個類時，就應(yīng)該用第二種方法來構(gòu)造，即實現(xiàn)Runnable接口。?
四：線程的生命周期：
由上圖可以看出，一個線程由出生到死亡分為五個階段：
1）.創(chuàng)建狀態(tài)?
?當(dāng)用new操作符創(chuàng)建一個新的線程對象時，該線程處于創(chuàng)建狀態(tài)。?
?處于創(chuàng)建狀態(tài)的線程只是一個空的線程對象，系統(tǒng)不為它分配資源?
2）.?可運行狀態(tài)?
?執(zhí)行線程的start()方法將為線程分配必須的系統(tǒng)資源，安排其運行，并調(diào)用線程體—run()方法，這樣就使得該線程處于可運行(?Runnable?)狀態(tài)。?
?這一狀態(tài)并不是運行中狀態(tài)（Running?)，因為線程也許實際上并未真正運行。?
3）.不可運行狀態(tài)?
.當(dāng)發(fā)生下列事件時，處于運行狀態(tài)的線程會轉(zhuǎn)入到不可運行狀態(tài)。?
調(diào)用了sleep（）方法；?
?線程調(diào)用wait方法等待特定條件的滿足?
?線程輸入/輸出阻塞?
4）返回可運行狀態(tài)：?
?處于睡眠狀態(tài)的線程在指定的時間過去后?
?如果線程在等待某一條件，另一個對象必須通過notify()或notifyAll()方法通知等待線程條件的改變?
?如果線程是因為輸入/輸出阻塞，等待輸入/輸出完成?
5）.?消亡狀態(tài)?
當(dāng)線程的run方法執(zhí)行結(jié)束后，該線程自然消亡。?
注意：
1.停止線程的方式：不能使用Thread類的stop方法來終止線程的執(zhí)行。一般要設(shè)定一個變量，在run方法中是一個循環(huán)，循環(huán)每次檢查該變量，如果滿足條件則繼續(xù)執(zhí)行，否則跳出循環(huán)，線程結(jié)束。?
2.不能依靠線程的優(yōu)先級來決定線程的執(zhí)行順序。?
五：多線程并發(fā)
多線程并發(fā)是線程同步中比較常見的現(xiàn)象，java多線程為了避免多線程并發(fā)解決多線程共享數(shù)據(jù)同步問題提供了synchronized關(guān)鍵字
synchronized關(guān)鍵字：當(dāng)synchronized關(guān)鍵字修飾一個方法的時候，該方法叫做同步方法。?
1.Java中的每個對象都有一個鎖（lock）或者叫做監(jiān)視器（monitor），當(dāng)訪問某個對象的synchronized方法時，表示將該對象上鎖，此時其他任何線程都無法再去訪問該synchronized方法了，直到之前的那個線程執(zhí)行方法完畢后（或者是拋出了異常），那么將該對象的鎖釋放掉，其他線程才有可能再去訪問該synchronized方法。?
2.?如果一個對象有多個synchronized方法，某一時刻某個線程已經(jīng)進(jìn)入到了某個synchronized方法，那么在該方法沒有執(zhí)行完畢前，其他線程是無法訪問該對象的任何synchronized方法的。?
?
3.如果某個synchronized方法是static的，那么當(dāng)線程訪問該方法時，它鎖的并不是synchronized方法所在的對象，而是synchronized方法所在的對象所對應(yīng)的Class對象，因為Java中無論一個類有多少個對象，這些對象會對應(yīng)唯一一個Class對象，因此當(dāng)線程分別訪問同一個類的兩個對象的兩個static，synchronized方法時，他們的執(zhí)行順序也是順序的，也就是說一個線程先去執(zhí)行方法，執(zhí)行完畢后另一個線程才開始執(zhí)行。?
4.?synchronized塊，寫法：?
synchronized(object)?
{?
}?
表示線程在執(zhí)行的時候會對object對象上鎖。?
5.synchronized方法是一種粗粒度的并發(fā)控制，某一時刻，只能有一個線程執(zhí)行該synchronized方法;synchronized塊則是一種細(xì)粒度的并發(fā)控制，只會將塊中的代碼同步，位于方法內(nèi)、synchronized塊之外的代碼是可以被多個線程同時訪問到的。?
同步的線程狀態(tài)圖：
六：wait與notify
1.wait與notify方法都是定義在Object類中，而且是final的，因此會被所有的Java類所繼承并且無法重寫。這兩個方法要求在調(diào)用時線程應(yīng)該已經(jīng)獲得了對象的鎖，因此對這兩個方法的調(diào)用需要放在synchronized方法或塊當(dāng)中。當(dāng)線程執(zhí)行了wait方法時，它會釋放掉對象的鎖。?
2.?另一個會導(dǎo)致線程暫停的方法就是Thread類的sleep方法，它會導(dǎo)致線程睡眠指定的毫秒數(shù)，但線程在睡眠的過程中是不會釋放掉對象的鎖的。?
3.notify():喚醒在此對象監(jiān)視器上等待的單個線程。如果所有線程都在此對象上等待，則會選擇喚醒其中一個線程。選擇是任意性的，并在對實現(xiàn)做出決定時發(fā)生。線程通過調(diào)用其中一個?wait?方法，在對象的監(jiān)視器上等待。?
直到當(dāng)前線程放棄此對象上的鎖定，才能繼續(xù)執(zhí)行被喚醒的線程。被喚醒的線程將以常規(guī)方式與在該對象上主動同步的其他所有線程進(jìn)行競爭；例如，喚醒的線程在作為鎖定此對象的下一個線程方面沒有可靠的特權(quán)或劣勢。
此方法只應(yīng)由作為此對象監(jiān)視器的所有者的線程來調(diào)用。通過以下三種方法之一，線程可以成為此對象監(jiān)視器的所有者：
o?通過執(zhí)行此對象的同步實例方法。
o?通過執(zhí)行在此對象上進(jìn)行同步的?synchronized?語句的正文。
o?對于?Class?類型的對象，可以通過執(zhí)行該類的同步靜態(tài)方法。
一次只能有一個線程擁有對象的監(jiān)視器。
?關(guān)于成員變量與局部變量：如果一個變量是成員變量，那么多個線程對同一個對象的成員變量進(jìn)行操作時，他們對該成員變量是彼此影響的（也就是說一個線程對成員變量的改變會影響到另一個線程）。??如果一個變量是局部變量，那么每個線程都會有一個該局部變量的拷貝，一個線程對該局部變量的改變不會影響到其他的線程。
七：死鎖的問題：?
定義：線程1鎖住了對象A的監(jiān)視器，等待對象B的監(jiān)視器，線程2鎖住了對象B的監(jiān)視器，等待對象A的監(jiān)視器，就造成了死鎖。
?????導(dǎo)致死鎖的根源在于不適當(dāng)?shù)剡\用“synchronized”關(guān)鍵詞來管理線程對特定對象的訪問。“synchronized”關(guān)鍵詞的作用是，確保在某個時刻只有一個線程被允許執(zhí)行特定的代碼塊，因此，被允許執(zhí)行的線程首先必須擁有對變量或?qū)ο蟮呐潘栽L問權(quán)。當(dāng)線程訪問對象時，線程會給對象加鎖
Java中每個對象都有一把鎖與之對應(yīng)。但Java不提供單獨的lock和unlock操作。下面筆者分析死鎖的兩個過程“上鎖”和“鎖死”?。
(1)?上鎖
?????許多線程在執(zhí)行中必須考慮與其他線程之間共享數(shù)據(jù)或協(xié)調(diào)執(zhí)行狀態(tài)，就需要同步機制。因此大多數(shù)應(yīng)用程序要求線程互相通信來同步它們的動作，在?Java?程序中最簡單實現(xiàn)同步的方法就是上鎖。在?Java?編程中，所有的對象都有鎖。線程可以使用?synchronized?關(guān)鍵字來獲得鎖。在任一時刻對于給定的類的實例，方法或同步的代碼塊只能被一個線程執(zhí)行。這是因為代碼在執(zhí)行之前要求獲得對象的鎖。
????為了防止同時訪問共享資源，線程在使用資源的前后可以給該資源上鎖和開鎖。給共享變量上鎖就使得?Java?線程能夠快速方便地通信和同步。某個線程若給一個對象上了鎖，就可以知道沒有其他線程能夠訪問該對象。即使在搶占式模型中，其他線程也不能夠訪問此對象，直到上鎖的線程被喚醒、完成工作并開鎖。那些試圖訪問一個上鎖對象的線程通常會進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直到上鎖的線程開鎖。一旦鎖被打開，這些睡眠進(jìn)程就會被喚醒并移到準(zhǔn)備就緒隊列中。
(2)鎖死
?????如果程序中有幾個競爭資源的并發(fā)線程,那么保證均衡是很重要的。系統(tǒng)均衡是指每個線程在執(zhí)行過程中都能充分訪問有限的資源，系統(tǒng)中沒有餓死和死鎖的線程。當(dāng)多個并發(fā)的線程分別試圖同時占有兩個鎖時，會出現(xiàn)加鎖沖突的情形。如果一個線程占有了另一個線程必需的鎖，互相等待時被阻塞就有可能出現(xiàn)死鎖。
????在編寫多線程代碼時，筆者認(rèn)為死鎖是最難處理的問題之一。因為死鎖可能在最意想不到的地方發(fā)生，所以查找和修正它既費時又費力。例如，常見的例子如下面這段程序。print?
1?public?int?sumArrays(int[]?a1,?int[]?a2){??
2???int?value?=?0;??
3???int?size?=?a1.length;??
4???if?(size?==?a2.length)?{??
5??????synchronized(a1)?{?//1????????
6????????synchronized(a2)?{?//2??????????
7??????????for?(int?i=0;?i<size;?i++)??
8?????????????value?+=?a1[i]?+?a2[i];??
9????????}????
10??????}????
11???}?return?value;??
12?}???
這段代碼在求和操作中訪問兩個數(shù)組對象之前鎖定了這兩個數(shù)組對象。它形式簡短，編寫也適合所要執(zhí)行的任務(wù)；但不幸的是，它有一個潛在的問題。這個問題就是它埋下了死鎖的種子。
ThreadLocal類（這個類本人沒用過，占時不太懂）
首先，ThreadLocal?不是用來解決共享對象的多線程訪問問題的，一般情況下，通過ThreadLocal.set()?到線程中的對象是該線程自己使用的對象，其他線程是不需要訪問的，也訪問不到的。各個線程中訪問的是不同的對象。
另外，說ThreadLocal使得各線程能夠保持各自獨立的一個對象，并不是通過ThreadLocal.set()來實現(xiàn)的，而是通過每個線程中的new?對象?的操作來創(chuàng)建的對象，每個線程創(chuàng)建一個，不是什么對象的拷貝或副本。通過ThreadLocal.set()將這個新創(chuàng)建的對象的引用保存到各線程的自己的一個map中，每個線程都有這樣一個map，執(zhí)行ThreadLocal.get()時，各線程從自己的map中取出放進(jìn)去的對象，因此取出來的是各自自己線程中的對象，ThreadLocal實例是作為map的key來使用的。
如果ThreadLocal.set()進(jìn)去的東西本來就是多個線程共享的同一個對象，那么多個線程的ThreadLocal.get()取得的還是這個共享對象本身，還是有并發(fā)訪問問題。
?本文來自：曹勝歡博客專欄。轉(zhuǎn)載請注明出處：http://blog.csdn.Net/csh624366188
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Java程序员从笨鸟到菜鸟之(十一）多线程讲解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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