Java多线程和并发

一 进程和线程的区别

1.1 进程和线程的由来

  • 串行 : 初期的计算机只能串行执行任务,并且需要长时间等待用户输入;
  • 批处理 : 预先将用户的指令集中成清单,批量串行处理用户指令,仍然无法并发执行;
  • 进程 : 独占内存空间,保存各自运行状态,相互不干扰且可以相互切换,为并发处理任务提供了可能;
  • 线程 : 共享进程的内存资源,相互间切换更快捷,支持更细粒度的任务控制,使进程内的子任务得以并发执行;

1.2 进程是资源分配的最小单位,线程是CPU调度的最小单位.

1.3 总结

  • 线程不能看做独立应用,而进程可看做独立应用;
  • 进程有独立的地址空间,相互不影响,线程只是进程的不同执行路径;
  • 线程没有独立的地址空间,多进程的程序比多线程的程序更加健壮;
  • 进程的切换比线程的切换开销大;

二 Java进程和线程的关系

  • Java对操作系统提供的功能进行封装,包括进程和线程;
  • 运行一个程序会产生一个进程,进程包含至少一个线程;
  • 每个进程对应一个JVM实例,多个线程共享JVM里的堆;
  • Java采用单线程变成模型,程序会自动创建主线程;
  • 主线程可以创建子线程,原则上要后于子线程完成执

三 Thread中的start和run方法的区别?

  1. start方***调用JVM的StartThread方法,创建一个子线程thread.entry调用run方法;
  2. 调用start()方***创建一个新的子线程并启动;
  3. run()方法只是Thread的一个普通方法的调用;

四 Thread和Runnable的关系

  1. Thread是实现了Runnable接口的类,使得run支持多线程;
  2. 因类的单一继承原则,推荐多使用Runnable接口;

五 如何给run()方法传参?

  1. 构造函数传参;
  2. 成员变量传参;
  3. 回调函数传参;

六 如何实现处理线程的返回值?

  1. 主线程等待法;
  2. 使用Thread类的join()阻塞当前线程以等待子线程处理完毕;
  3. 通过Callable接口实现 : 通过FutureTask 或者线程池获取;

七 线程的状态

1 新建 (New): 创建后尚未启动的线程;

  • 继承Thread类
  • 实现Runnable接口(推荐
  • 实现Callable接口(有返回值

2 运行(Runnable) : 包含Running和Ready;

  • .当线程对象调用了start()方法的时候,线程启动进入可运行的状态。
  • 线程的start()方法不能被调用多次,否则会抛出IllegalStateException

3 无限期等待(Waiting) : 不会被分配CPU执行时间,需要显式被唤醒;

  • 没有设置Timeout参数的Object.wait()方法
  • 没有设置Timeout参数的Thread.join()方法
  • LockSupport.park()方法

4 限期等待(Timed Waiting): 在一定时间后会由系统自动唤醒;

  • Thread.sleep()方法
  • 设置了Timeout参数的Object.wait()方法
  • 设置了Timeout参数的Thread.join()方法
  • LockSupport.parkNanos()方法
  • LockSupport.parkUntil()方法

5 阻塞(Blocked) : 等待获取排它锁;

  • 同步阻塞:锁被其他线程占用(被动)
  • 主动阻塞:调用Thread的某些方法,主动让出CPU执行权,比如sleep()
  • 等待阻塞:执行了wait()

6 结束(Terminated) : 已终止线程的状态,线程已经结束执行;

  • 当线程的run()方法完成时,或者主线程的main()方法完成时,我们就认为它终止了。这个线程对象也许是活的,但是,它已经不是一个单独执行的线程。线程一旦终止了,就不能复生
  • 在一个终止的线程上调用start()方***抛出java.lang.IllegalThreadStateException异常

7 线程阻塞BLOCKED和等待WAITING的区别

  • 阻塞BLOCKED

    阻塞表示线程在等待对象的monitor锁,试图通过synchronized去获取某个锁,但是此时其他线程已经独占了monitor锁,那么当前线程就会进入等待状态。

  • 等待WAITING

    当前线程等待其他线程执行某些操作,典型场景就是生产者消费者模式,在任务条件不满足时,等待其他线程的操作从而使得条件满足。可以通过wait()方法或者Thread.join()方法都会使线程进入等待状态。

  • 不知羞耻的摘录

    实际上不用可以区分两者, 因为两者都会暂停线程的执行. 两者的区别是: 进入waiting状态是线程主动的, 而进入blocked状态是被动的. 更进一步的说**, 进入blocked状态是在同步(synchronized代码之外), 而进入waiting状态是在同步代码之内**.(摘自csdn论坛中很好解答)

八 sleep和wait的区别

  • 基本的差别

    • sleep是Thread类的方法,wait是Object类中定义的方法;
    • sleep()方法可以在任何地方使用;
    • wait()方法只能在synchronized方法或synchronized块中使用;
  • 本质区别

    • Thread.sleep()只会让出CPU,不会释放锁;
    • Object.wait()不仅让出CPU,还会释放锁;

九 notify和notifyall的区别

在介绍之前我们需要先介绍两个概念: 锁池等待池;

1. 锁池

假设线程A已经拥有了某个对象的锁,而其他线程B C想要调用这个对象的某个synchronized方法,由于B C线程在进入对象的synchronized方法之前必须先获得该对象锁的拥有权,而恰好该对象的锁目前正被线程A所占用,此时B C线程就会被阻塞,进入一个地方去等待锁的释放,这个地方就是对象的锁池;

2. 等待池

假设线程A调用了某个对象的wait()方法,线程A就会释放该对象的锁,同时线程A就会进入到该对象的等待池中,进入到等待池中的线程不会去竞争该对象的锁;

3. 区别

  • 如果线程调用了某个对象的wait()方法,那么线程便会处于该对象的等待池中,等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。
  • 当有线程调用了对象的notifyAll()方法(唤醒所有 wait 线程)或notify()方法(只随机唤醒一个 wait 线程),被唤醒的的线程便会进入该对象的锁池中,锁池中的线程会去竞争该对象锁.也就是说,调用了notify后只有一个线程会由等待池进入锁池,而notifyAll会将该对象等待池内的所有线程移动到锁池中,等待锁竞争;
  • 优先级高的线程竞争到对象锁的概率大,假若某线程没有竞争到该对象锁,它还会留在锁池中,唯有线程再次调用wait()方法,它才会重新回到等待池中.而竞争到对象锁的线程则继续往下执行,直到执行完了synchronized代码块,它会释放掉该对象锁,这时锁池中的线程会继续竞争该对象锁.

十 yield函数

1. 概念

当调用Thread.yield()函数时,会给线程调度器一个当前线程愿意让出CPU使用的暗示,但是线程调度器可能会忽略这个暗示.

2. yield方法与sleep方法的区别

  1. sleep方法给其他线程机会时不考虑线程优先级(优先级低的也有可能);而yield方法只会给相同优先级或者更高优先级线程机会(如果没有相同或者更高优先级的线程,该线程会继续运行)
  2. 线程执行sleep方法进入阻塞状态,执行yield方法进入就绪状态

十一 如何中断线程

  • 通过调用stop()方法中断线程;

  • 使用suspend()resume()方法;

  • 使用volatile boolean类型变量控制;

    volatile保证变量在一个线程中的每一个操作在其他线程都是可见的。

  • 调用interrupt(),通知线程中断;

    • 如果线程为阻塞状态会立即退出阻塞状态并抛出一个InterruptedException异常;
    • 如果是正常活动状态则会将中断标志设置为true之后继续正常运行,不受影响;

十二 线程状态以及状态之间的转换