多线程基本常识

news2024/12/23 13:10:42

多线程的状态

在Java中，一个线程的生命周期有以下几种状态：

新建（New）：当线程对象被创建时，线程处于新建状态。此时线程对象存在，但还没有调用start()方法启动线程。
运行（Runnable）：当线程调用start()方法后，线程进入就绪状态，等待被分配CPU时间片执行。当线程获取到CPU时间片后，线程进入运行状态执行任务。
阻塞（Blocked）：线程在执行过程中，可能会因为某些原因（如等待I/O操作、等待获取锁等）而暂时停止执行。此时线程进入阻塞状态，等待特定条件满足后重新进入就绪状态。
等待（Waiting）：线程在执行过程中，可能会因为调用了wait()方法而进入等待状态。此时线程释放持有的锁，并等待其他线程调用notify()、notifyAll()方法唤醒自己。
超时等待（Timed Waiting）：线程在执行过程中，可能会因为调用了sleep()方法或者带有超时参数的wait()方法而进入超时等待状态。超过指定时间后，线程会被自动唤醒并进入就绪状态。
终止（Terminated）：线程执行完任务或者发生异常导致线程终止时，线程进入终止状态。

线程的状态之间的流转如下：

新建 -> 运行：调用start()方法启动线程，线程进入就绪状态等待CPU调度。
运行 -> 阻塞：线程在执行过程中，由于某些原因（如等待I/O操作、等待获取锁等）暂停执行。
阻塞 -> 运行：阻塞状态解除后，线程重新进入就绪状态等待CPU调度。
运行 -> 等待：线程调用了wait()方法，线程进入等待状态。
等待 -> 运行：其他线程调用了notify()、notifyAll()方法，或者等待时间到达，线程被唤醒并进入就绪状态。
运行 -> 超时等待：线程调用了sleep()方法或者带有超时参数的wait()方法，线程进入超时等待状态。
超时等待 -> 运行：超时等待时间到达，线程被自动唤醒并进入就绪状态。
运行 -> 终止：线程执行完任务或者发生异常导致线程终止。

启动线程方法 start()和 run()区别

start()和run()是Java中用于启动线程的两种方法。

start()方法用于启动一个新的线程，并在新的线程中执行run()方法。当start()方法被调用时，会创建一个新的线程，并且该线程会执行run()方法中的代码。

run()方法定义了线程的主体，包含了线程要执行的代码。当run()方法被调用时，会在当前线程中执行run()方法中的代码，而不会创建新的线程。

所以，区别在于start()方法会创建一个新的线程，而run()方法只是在当前线程中执行run()方法中的代码。一般情况下，应该使用start()方法来启动线程，这样可以实现多线程并发执行。使用run()方法启动线程，相当于在当前线程中顺序执行run()方法中的代码，不会实现多线程的效果。

线程中的 wait()和 sleep()方法区别

wait()方法和sleep()方法都是线程中的方法，但是它们的功能和使用方式有所不同。

wait()方法：

wait()方法是Object类中的方法，需要在同步代码块或同步方法中使用。当一个线程调用对象的wait()方法时，该线程会释放对象的锁，并进入等待状态，直到其他线程调用同一个对象的notify()或notifyAll()方法来唤醒等待中的线程。
wait()方法的调用可以帮助线程间的协调合作，允许线程之间等待某个条件满足后再继续执行。
wait()方法必须在synchronized块中调用，否则会在运行时抛出IllegalMonitorStateException异常。

sleep()方法：

sleep()方法是Thread类的静态方法，用于暂停当前线程的执行一段时间，不释放当前线程所持有的锁。
sleep()方法的调用不需要在同步代码块或同步方法中，任何地方都可以调用。
sleep()方法可以用来模拟线程间的时间间隔，或者在某些需要睡眠一段时间的情况下使用。

多线程同步方法

synchronized关键字：通过在方法或代码块前加上synchronized关键字，可以实现对方法或代码块的同步。一次只能有一个线程访问该同步方法或代码块，其他线程需要等待。代码示例：

class Counter {
    private int count;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
}

Lock接口：Java提供了Lock接口及其实现类ReentrantLock来实现更灵活的同步操作。通过调用lock()方法获得锁，调用unlock()方法释放锁。代码示例：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class Counter {
    private int count;
    private Lock lock;

    public Counter() {
        count = 0;
        lock = new ReentrantLock();
    }

    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

synchronized关键字与wait()、notify()、notifyAll()方法：可以使用synchronized关键字结合wait()、notify()、notifyAll()方法实现线程间的等待和唤醒操作。代码示例：

class MyThread implements Runnable {
    private Object lock;

    public MyThread(Object lock) {
        this.lock = lock;
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized (lock) {
            try {
                // 线程等待
                lock.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // 线程被唤醒后执行的操作
        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object lock = new Object();
        Thread thread = new Thread(new MyThread(lock));
        thread.start();
        
        // 唤醒线程
        synchronized (lock) {
            lock.notify();
        }
    }
}