java多線程

一、多線程的意義　

　　操做系統能夠多任務執行，每一個任務就是就是一個進程。
　　每一個任務（進程）能夠分多工做流分別執行。

　　比較：進程：有獨立的代碼和數據空間（進程上下文），進程切換開銷大，進程是資源分配的最小單位。

　　　　　線程：每一個線程有獨立的運行棧和程序計數器(PC)，線程切換開銷小。線程是cpu調度的最小單位。

 　　

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　　並行與併發：

• 並行：多個cpu實例或者多臺機器同時執行一段處理邏輯，是真正的同時。
• 併發：經過cpu調度算法，讓用戶看上去同時執行，實際上從cpu操做層面不是真正的同時。

 

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　　進程和線程的生命週期：建立、就緒、運行、阻塞、終止

　　

　　　　1）wait，notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制塊裏面使用，而sleep能夠在任何地方使用
　　　　2） sleep必須捕獲異常，而wait，notify和notifyAll不須要捕獲異常。sleep()睡眠時，保持對象鎖，仍然佔有該鎖；而wait()睡眠時，釋放對象鎖。
　　　　3）wait、sleep和join均可以用interrupt（）打斷，若是此刻線程B正在wait/sleep /join，則線程B會馬上拋出InterruptedException，在catch() {} 中直接return便可安全地結束線程。

 

二、java多線程的實現

　　Java線程的實現是基於一對一的線程模型，所謂的一對一模型，實際上就是經過語言級別層面程序去間接調用系統內核的線程模型，即咱們在使用Java線程時，Java虛擬機內部是轉而調用當前操做系統的內核線程來完成當前任務。

　　因爲咱們編寫的多線程程序屬於語言層面的，程序通常不會直接去調用內核線程，取而代之的是一種輕量級的進程(Light Weight Process)，也是一般意義上的線程，因爲每一個輕量級進程都會映射到一個內核線程，所以咱們能夠經過輕量級進程調用內核線程，進而由操做系統內核將任務映射到各個處理器，這種輕量級進程與內核線程間1對1的關係就稱爲一對一的線程模型。

　　每一個線程最終都會映射到CPU中進行處理，若是CPU存在多核，那麼一個CPU將能夠並行執行多個線程任務。

　　

　　建立多線程的方式：

　　　　1）繼承Thread類：new myThread(「A線程」).start();

　　　　2）實現Runnable接口：new Thread(new myThread("A線程")).start();

　　　　3）實現Callable接口

 

 

三、java多線程的內存模型

 

 　   前面說了，線程是cpu的最新調度單位，即cup在執行一個任務（進程）時，是執行的進程中的更小粒度線程。

　　執行方式：1）（建立）線程對象。即爲該線程分配內存並初始化，其中一個工做就是拷貝主存中的共享變量到線程工做內存（拷貝時：對於基本類型，直接拷貝值；對於引用類型，拷貝引用變量，其值仍保存堆中）；

　　　　　　　2）線程調用start()方法（就緒）。

　　　　　　　3）線程獲取到cpu時間片後，恢復cpu（運行）現場。即將線程的相關數據寫入cpu緩存，再到cpu寄存器等進行執行。

　　　　　　　4）（結束）將在cpu中處理後的數據刷新到主存。而後空出的cpu繼續加載其餘線程的數據進行執行。

public class MyThread extends Thread{
    
     int a=1;//多線程中的共享數據（基本數據類型），運行時直接拷貝值到線程工做內存
     String str;//多線程中的共享數據（引用類型），運行時拷貝引用變量到線程工做內存
      MyThrad(String str){this.str = str;}

      @Override
       public void run(){
            str=str+a;
      }

      public static void main(String[] args){
          String str=new String("hgp");
           //啓動線程後會拷貝共享變量到各自線程的工做內存，處理完了再分別刷新到主存（就是上面堆內存中的str對象中）  
           new Mythread(str).start();
           new Mythread(str).start();  
    }  
  
}

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四、線程同步

　　不論是什麼內存模型，最終仍是運行在計算機硬件上的。當一個CPU須要訪問主存時，會先讀取一部分主存數據到CPU緩存，進而在讀取CPU緩存到寄存器。當CPU須要寫數據到主存時，一樣會先flush寄存器到CPU緩存，而後再在某些節點把緩存數據flush到主存。

　　　　　　

 

　　前提：上面說了對於線程的執行，並非直接進行的，主存共享變量的操做要通過讀入線程內存、cpu緩存等，待數據在cpu中執行完了再通過緩存、線程內存寫入主存。也就是說線程的執行有一個時間過程，在這個過程當中多線程對同一代碼塊的執行是彼此獨立的，由於cpu操做的操做數已是主存數據的拷貝了。

　　1）這樣的話如果非原子性操做就易出現錯誤，解決方法——線程同步，經過對象鎖機制實現，用關鍵字synchronized聲明。

　　　　synchronized關鍵字的鎖機制，鎖的是對象：

　　　　　　　　當synchronized使用在方法上或成員變量上，鎖的是該實例對象；

　　　　　　　　當synchronized使用在static靜態成員上，鎖的是該類型的Class對象。

　　　　　　　　當synchronized使用在自定義代碼塊上，能夠自定義執行該代碼塊須要的鎖對象。

　　　　注：synchronized鎖的是對象，不一樣對象鎖不一樣，如當訪問一個同步方法時，該對象的其餘同步方法也被鎖；普通同步方法與靜態同步方法互不干擾。還有synchronized關鍵字不能被繼承。

　　2）在線程把操做的共享數據刷新到主存以前，對共享數據的更改對其餘線程來講是不可見的，解決方法——volatile 關鍵字，保證變量會直接從主存讀取，而對變量的更新也會直接寫到主存。

　　　　　　　　voilatile只是解決可見性，對於非原子操做並不保證線程安全。

 

　　總結：原子性——原子性指的是一個操做是不可中斷的，即便是在多線程環境下，一個操做一旦開始就不會被其餘線程影響。

　　　　　可見性——指的是當一個線程修改了某個共享變量的值，其餘線程是否可以立刻得知這個修改的值。

　　　　　重排序——計算機在執行程序時，爲了提升性能，編譯器和處理器的經常會對指令作重排。volatile會禁用重排序。

　　　　　有序性——指的是單線程內保證串行語義執行的一致性，後半句則指指令重排現象和工做內存與主內存同步延遲現象。

 

參考：http://blog.csdn.net/suifeng3051/article/details/52611310

　　　http://blog.csdn.net/javazejian/article/details/72772461

　　　https://www.cnblogs.com/wxd0108/p/5479442.html

　　　https://www.cnblogs.com/GarfieldEr007/p/5746362.html