进程VS线程
进程和线程是包含关系,多任务既可以由多进程实现,也可以由单进程多线程实现,还可以混合多进程+多线程。
和多线程相比,多进程缺点在于:
- 创建进程开销大
- 进程间通信比线程间通信要慢,因为线程间通信就是读写同一个变量。
多进程的优点为:
- 多进程的稳定性比多线程高,在多进程的情况下,一个进程崩溃不会影响其他进程,而在多线程的情况下,任何一个线程崩溃会直接导致整个进程崩溃
Java中的多线程
Java语言内置了多线程支持:一个Java程序实际上是一个JVM进程,JVM进程用一个主线程来执行main()
方法,在main()
方法内部,我们又可以启动多个线程。此外,JVM还有负责垃圾回收的其他工作线程等。
因此,对于大多数Java程序来说,我们说多任务,实际上是说如何使用多线程实现多任务。创建自定义线程
方法一:从Thread派生一个自定义类,覆写run()方法,run()方法的内容即自定义的内容。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new MyThread();
t.start(); // 启动新线程
}
}
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("start new thread!");
}
}
方法二:创建Thread实例时,传入一个Runnable实例:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread(new MyRunnable());
t.start(); // 启动新线程
}
}
class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("start new thread!");
}
}
注意:直接调用Thread实例的run()方法是无效的,其相当于调用了一个普通的Java方法,并没有启动新线程(相当于在Main()方法中调用了run()方法)
线程的状态
- New:新创建的线程,尚未执行;
- Runnable:运行中的线程,正在执行
run()
方法的Java代码; - Blocked:运行中的线程,因为某些操作被阻塞而挂起;
- Waiting:运行中的线程,因为某些操作在等待中;
- Timed Waiting:运行中的线程,因为执行
sleep()
方法正在计时等待; - Terminated:线程已终止,因为
run()
方法执行完毕。
当线程启动后,它可以在Runnable
、Blocked
、Waiting
和Timed Waiting
这几个状态之间切换,直到最后变成Terminated
状态,线程终止。
线程终止的原因有:
- 线程正常终止:
run()
方法执行到return
语句返回; - 线程意外终止:
run()
方法因为未捕获的异常导致线程终止; - 对某个线程的
Thread
实例调用stop()
方法强制终止(强烈不推荐使用)。
一个线程还可以等待另一个线程运行结束后再运行。例如,main
线程在启动t
线程后,可以通过t.join()
等待t
线程结束后再继续运行。当main
线程对线程对象t
调用join()
方法时,主线程将等待变量t
表示的线程运行结束,即join
就是指等待该线程结束,然后才继续往下执行自身线程。
此外,join(long)
的重载方法也可以指定一个等待时间,超过等待时间后就不再继续等待。
请求中断线程
main
线程通过调用t.interrupt()
方法中断t
线程,但是要注意,interrupt()
方法仅仅向t
线程发出了“中断请求”,至于t
线程是否能立刻响应,要看具体代码。若t线程中没有相关的检测interrupt()
的方法,则该中断请求无效。
如果线程处于等待状态,例如,t.join()
会让main
线程进入等待状态,此时,如果对main
线程调用interrupt()
,join()
方法会立刻抛出InterruptedException
,因此,目标线程只要捕获到join()
方法抛出的InterruptedException
,就说明有其他线程对其调用了interrupt()
方法,通常情况下该线程应该立刻结束运行。
线程共享变量
线程间共享变量需要使用volatile
关键字标记,确保每个线程都能读取到更新后的变量值。
原理:在Java的内存模型。在Java虚拟机中,变量的值保存在主内存中,但是,当线程访问变量时,它会先获取一个副本,并保存在自己的工作内存中。如果线程修改了变量的值,虚拟机会在某个时刻把修改后的值回写到主内存,但是,这个时间是不确定的!
这会导致如果一个线程更新了某个变量,另一个线程读取的值可能还是更新前的。例如,主内存的变量a = true
,线程1执行a = false
时,它在此刻仅仅是把变量a
的副本变成了false
,主内存的变量a
还是true
,在JVM把修改后的a
回写到主内存之前,其他线程读取到的a
的值仍然是true
,这就造成了多线程之间共享的变量不一致。
因此,volatile
关键字的目的是告诉虚拟机:
- 每次访问变量时,总是获取主内存的最新值;
- 每次修改变量后,立刻回写到主内存。
volatile
关键字解决的是可见性问题:当一个线程修改了某个共享变量的值,其他线程能够立刻看到修改后的值。
如果我们去掉volatile
关键字,运行上述程序,发现效果和带volatile
差不多,这是因为在x86的架构下,JVM回写主内存的速度非常快,但是,换成ARM的架构,就会有显著的延迟。
守护进程
Java程序入口就是由JVM启动main
线程,main
线程又可以启动其他线程。当所有线程都运行结束时,JVM退出,进程结束。
若有一个线程没有退出,JVM进程就不会退出。所以,必须保证所有线程能即使结束。但是有一种线程的目的就是无限循环,例如,一个定时触发任务的线程:
class TimerThread extends Thread {
@Override
public void run() {
while (true) {
System.out.println(LocalTime.now());
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
break;
}
}
}
}
通常此类进程由守护进程(Daemon Thread)负责结束
守护线程是指为其他线程服务的线程。在JVM中,所有非守护线程都执行完毕后,无论有没有守护线程,虚拟机都会自动退出(最后一个拿钥匙关门走)。
设置守护线程的方法:setDaemon(true)
Thread t = new MyThread();
t.setDaemon(true);
t.start();