线程常见问题

一.什么是多线程

线程是指程序在运行的过程中,能够执行程序代码的一个执行单元。

Java语言中,线程有五种状态:新建、就绪、运行、阻塞及死亡。


二.线程与进程的区别?

 进程是指一段正在执行的程序。而线程有时也被称为轻量级进程,它是程序执行的最小单元,一个进程可以拥有多个线程,各个线程之间共享程序的内存空间(代码段、数据段、堆空间)及一些进程级


三、为什么要使用多线程?
        【1】提高执行效率,减少程序的响应时间。因为单线程执行的过程只有一个有效的操作序列,如果某个操作很耗时(或等待网络响应),此时程序就不会响应鼠标和键盘等操作,如果使用多线程,就可以将耗时的线程分配到一个单独的线程上执行,从而使程序具备更好的交互性。
        【2】与进程相比,线程的创建和切换开销更小。因开启一个新的进程需要分配独立的地址空间,建立许多数据结构来维护代码块等信息,而运行于同一个进程内的线程共享代码段、数据段、线程的启动和切换的开销比进程要少很多。同时多线程在数据共享方面效率非常高。
        【3】目前市场上服务器配置大多数都是多CPU或多核计算机等,它们本身而言就具有执行多线程的能力,如果使用单个线程,就无法重复利用计算机资源,造成资源浪费。因此在多CPU计算机上使用多线程能提高CPU的利用率。
        【4】利用多线程能简化程序程序的结构,是程序便于理解和维护。一个非常复杂的进程可以分成多个线程来执行。
 


四、同步与异步有什么区别?
        在多线程的环境中,通常会遇到数据共享问题,为了确保共享资源的正确性和安全性,就必须对共享数据进行同步处理(也就是锁机制)。对共享数据进行同步操作(增删改),就必须要获得每个线程对象的锁(this锁),这样可以保证同一时刻只有一个线程对其操作,其他线程要想对其操作需要排队等候并获取锁。当然在等候队列中优先级最高的线程才能获得该锁,从而进入共享代码区。
        Java语言在同步机制中提供了语言级的支持,可以通过使用synchronize关键字来实现同步,但该方法是以很大的系统开销作为代价的,有时候甚至可能造成死锁,所以,同步控制并不是越多越好,要避免所谓的同步控制。实现同步的方法有两种:①同步方法(this锁)。②同步代码块(this锁或者自定义锁)当使用this锁时,就与同步方法共享同一锁,只有当①释放,②才可以使用。同时,同步代码块的范围也小于同步方法,建议使用,相比之下能够提高性能。 

五、如何实现java多线程?
         Java虚拟机允许应用程序并发地运行多个线程,在Java语言中实现多线程的方法有三种,其中前两种为常用方法:

【1】继承Thread类,重写run()方法
         Thread本质上也是实现了Runnable接口的一个实例,它代表一个线程的实例,并且启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()方法,start()方法是一个本地(native)方法,它将启动一个新的线程,并执行run()方法(执行的是自己重写了Thread类的run()方法),同时调用start()方法并不是执行多线程代码,而是使得该线程变为可运行态(Runnable),什么时候运行多线程代码由操作系统决定。 
class MyThread extends Thread{//创建线程类
    public void run(){
       System.out.println("Thread Body");//线程的函数体
    }
}
 
public class Test{
   public static void main(String[] args){
     MyThread thread = new Thread
     thread.run();//开启线程
   }
}

【2】实现Runnable接口,并实现该结构的run()方法
        1)自定义实现Runnable接口,实现run()方法。
        2)创建Thread对象,用实现Runnable接口的对象作为参数实例化该Thread对象。
        3)调用Thread的start()方法。 
class MyThread implements Runnable{
   pulic void run(){
      System.out.println("Thread Body");
   }
}
 
public class Test{
  public static void main(String[] args){
     MyThread myThread = new MyThread;
     Thread thread = new Thread(myThread);
     thread.start();//启动线程
  }
}

其实,不管是哪种方法,最终都是通过Thread类的API来控制线程。

【3】实现Callable接口,重写call()方法
       Callable接口实际是属于Executor框架中的功能类,Callable结构与Runnable接口的功能类似,但提供了比Runnable更强大的功能,主要体现在如下三点:
        1)Callable在任务结束后可以提供一个返回值,Runnable无法提供该功能。
        2)Callable中的call()方法可以跑出异常,而Runnable中的run()不能跑出异常。
        3)运行Callable可以拿到一个Future对象,Future对象表示异步计算的结果,它提供能了检查计算是否完成的方法。由于线程输入异步计算模型,因此无法从别的线程中得到函数的返回值,在这种情况下,就可以使用Future来监控目标线程来调用call()方法的情况,当调用Future的get()方法以获取结果时,当前线程会阻塞,直到目标线程的call()方法结束返回结果。 
public class CallableAndFuture{
   //创建线程类
   public static class CallableTest implements Callable{
     public String call() throws Exception{
        return "Hello World!";
     }
   }
   public static void main(String[] args){
     ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
     Future<String> future = threadPool.submit(new CallableTest());
     try{
          System.out.println("waiting thread to finish");
          System.out.println(future.get());
        }catch{Exception e}{
          e.printStackTrace
        }
   }
}

   建议:当需要实现多线程时,一般推荐使用Runnable接口方式,因为Thread类定义了多种方法可以被派生类使用或重写,但是只有run()方法必须被重写,在run()方法中实现这个线程的主要功能,这当然也是实现Runnable接口所需的方法。再者,我们很多时候继承一个类是为了去加强和修改这个类才去继承的。因此,如果我们没有必要重写Thread类中的其他方法,那么通过继承Thread类和实现Runnable接口的效果是相同的,这样的话最好还是使用Runnable接口来创建线程。 
六、run()方法与start()方法有什么区别?

        通常,系统通过调用线程类的start()方法启动一个线程,此时该线程处于就绪状态,而非运行状态,也就意味着这个线程可以别JVM调用执行,执行的过程中,JVM通过调用想成类的run()方法来完成实际的操作,当run()方法结束后,线程也就会终止。
       如果直接调用线程类的run()方法,就会被当做一个普通函数调用,程序中仍然只有一个主程序,也就是说start()方法能够异步调用run()方法,但是直接调用run()方法却是同步的,也就无法达到多线程的目的。

 

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