本文源碼: "GitHub·點這裡" || "GitEE·點這裡" 一、併發編程簡介 1、基礎概念 程式 與電腦系統操作有關的電腦程式、規程、規則,以及可能有的文件、文檔及數據。 進程 進程是電腦中的程式,關於某數據集合上的一次運行活動,是系統進行資源分配和調度的基本單位,是操作系統結構的基礎 ...
本文源碼:GitHub·點這裡 || GitEE·點這裡
一、併發編程簡介
1、基礎概念
- 程式
與電腦系統操作有關的電腦程式、規程、規則,以及可能有的文件、文檔及數據。
- 進程
進程是電腦中的程式,關於某數據集合上的一次運行活動,是系統進行資源分配和調度的基本單位,是操作系統結構的基礎。在早期面向進程設計的電腦結構中,進程是程式的基本執行實體;在面向線程設計的電腦結構中,進程是線程的容器。程式是指令、數據及其組織形式的描述,進程是程式的實體。
- 線程
線程是操作系統能夠進行運算調度的最小單位,包含在進程之中,是進程中的實際運作單位。一條線程指的是進程中一個單一順序的控制流,一個進程中可以併發多個線程,每條線程並行執行不同的任務。
- 順序編程
程式中的所有步驟在任意時刻只能執行一個步驟。編程中絕大部分場景都是基於順序編程。
- 併發編程
在一臺處理器上“同時”處理多個任務,並行處理程式中的複雜耗時任務。併發是在同一實體上的多個事件。多個事件在同一時間間隔發生。
2、入門案例
public class HelloThread {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello,Thread");
// 當前線程名稱
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
// 線程系統的管理介面
ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
long[] threadIds = threadMXBean.getAllThreadIds() ;
for (long id : threadIds) {
ThreadInfo threadInfo = threadMXBean.getThreadInfo(id) ;
System.out.println(threadInfo.getThreadId()+
":"+threadInfo.getThreadName());
}
}
}
列印結果:
5:Monitor Ctrl-Break
4:Signal Dispatcher
3:Finalizer
2:Reference Handler
1:main
由此可知上述一段簡單的Java程式,不止一條main線程在執行。
二、線程創建方式
1、繼承Thread類
Thread類的基礎結構:
class Thread implements Runnable
這裡已經實現了Runnable介面。
public class CreateThread01 {
public static void main(String[] args) {
// 調用方法
MyThread1 myThread1 = new MyThread1() ;
myThread1.start();
}
}
class MyThread1 extends Thread {
// 設置線程名稱
public MyThread1 (){
super("CicadaThread");
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
2、實現Runnable介面
如果創建的線程類已經存在父類,則不能再繼承Thread類,在Java中不允許多繼承,這時就可以實現Runnable介面。
public class CreateThread02 {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(new MyThread2(),"MyThread2") ;
thread.start();
}
}
class MyThread2 implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" run ...");
}
}
3、匿名內部類
在一個類裡面定義一個類,稱為內部類。內部類就相當於外部類的一個成員,可以把內部類看成一個整體。
public class CreateThread03 {
public static void main(String[] args) {
//方式1
new Thread("ThreadName1") {
public void run() {
System.out.println("1:"+Thread.currentThread().getName());
};
}.start();
//方式2
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("2:"+Thread.currentThread().getName());
}
},"ThreadName2"){
// 這裡重寫了run方法
@Override
public void run() {
System.out.println("3:"+Thread.currentThread().getName());
}
}.start();
}
}
4、返回值線程
顧名思義,該線程線程非同步執行後,可以返回線程的處理結果。
public class CreateThread04 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
MyThread4 myThread4 = new MyThread4();
FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(myThread4);
Thread thread = new Thread(task,"TaskThread");
thread.start();
// 等待獲取結果
// Integer result = task.get();
// 設置獲取結果的等待時間,超時拋出:TimeoutException
Integer result = task.get(3, TimeUnit.SECONDS) ;
System.out.println("result="+result);
}
}
class MyThread4 implements Callable<Integer> {
// 封裝線程執行的任務
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
Thread.sleep(1000);
return 2+3;
}
}
5、定時任務
Timer是後臺線程執行任務調度的工具類,可以根據規則配置定期執行或者重覆執行。
class TimerTask implements Runnable
任務類:TimerTask結構實現Runnable介面。
public class CreateThread05 {
public static void main(String[] args) {
Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
System.out.println("延遲1s,每隔3s執行一次");
}
}, 1000, 3000);
}
}
6、線程池管理
線程池是一種多線程處理形式,處理過程中將任務添加到隊列,然後在創建線程後自動啟動這些任務。
public class CreateThread06 {
public static void main(String[] args) {
Executor threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
for(int i = 0 ;i < 5 ; i++) {
threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
});
}
}
}
三、線程狀態管理
1、狀態描述
- NEW
初始狀態:構建線程實例後,調用start()方法啟動前,處於該狀態。
- RUNNABLE
運行狀態:在Java線程中,就緒和運行兩個狀態稱作運行狀態,在實際的執行過程中,這兩個狀態是隨時可能切換的。啟動start()方法被調用,或者sleep()後,join()結束等,就進入RUNNABLE就緒狀態,開始等待CPU時間片;線程調度選中該線程、並分配了CPU時間片後,該線程儘管處於Runnable狀態,就是運行狀態(Running);
- BLOCKED
阻塞狀態:通常指被鎖機制阻塞,表示線程正在獲取有鎖控制的資源。
- WAITING
等待狀態:進入該狀態的線程,等待被其他線程發出通知或中斷,也稱顯式喚醒。
- TIMED_WAITING
超時等待狀態:該狀態不同於WAITING狀態,該狀態的線程可以在指定的時間後自動喚醒;
- TERMINATED
終止狀態:表示當前線程任務執行完畢。
2、案例流程分析
public class StateCycle01 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 進入初始狀態
StateThread01 stateThread01 = new StateThread01();
FutureTask<String> task = new FutureTask<>(stateThread01);
Thread thread = new Thread(task,"GetValueThread");
// 運行狀態
thread.start();
// 超時等待結果
String result = task.get(3, TimeUnit.SECONDS) ;
System.out.println("result="+result);
StateThread02 stateThread02 = new StateThread02() ;
Thread thread1 = new Thread(stateThread02,"WaitThread");
thread1.start();
}
}
class StateThread01 implements Callable<String> {
@Override
public String call() throws Exception {
// 超時等待
Thread.sleep(1000);
return "Hello,Cicada";
}
}
class StateThread02 implements Runnable {
@Override
public void run() {
synchronized (StateCycle01.class) {
System.out.println("進入線程...");
try {
// 等待狀態,放棄對象鎖
StateCycle01.class.wait(2000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("線程繼續...");
}
}
}
上述流程描述了線程不同狀態之間的切換,基本流程圖如下。
線程的狀態描述起來不算複雜,但是每個狀態間的切換,是非常的複雜,後續會分模塊單個解釋。
四、優缺點總結
1、優點說明
最直接作用使程式執行的效率大幅度提升;程式非同步解耦,在web開發中,經常有後續的程式要執行,有需要快速的用戶界面響應;當然熟練使用併發編程,也是一個優秀程式員必備技能 。
2、缺點分析
併發編程學習的曲線非常陡峭,難度較大;多線程之間爭搶資源容易出現問題;並不是線程越多,執行速度就越快,線程之前切換是耗時的,需要合理創建和使用鎖機制;線程創建和之間的通信需要很清晰的邏輯;線程死鎖問題更是無法完全避免的問題;所以在一般情況下公司對線程使用的規範是十分嚴格的。
五、源代碼地址
GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent