22.2 進程(process):P551
時間切片(time-slicing):處理器只是完成了一個任務的一部分工作,然后完成下一個任務的一部分工作,
因為處理呂每次完成工作的時間都非常短,因此看起來這些任務是同時完成的。
進程:一個運行的程序通常稱為一個進程。
并發進程(concurrent process):兩個或多個可以同時執行的進程稱為并發進程。
在多個進程并發執行時,每個進程都有自己的存放程序代碼和數據的存儲空間,并且每個進程的存儲空間對于其他進程都是受保護的,所有這些工作都由操作系統完成。
22.3 線程(thread):P552
線程:一個程序執行的多個獨立任務稱為線程。通常將線程稱為輕量級進程(lightweight process),因為也管理進程相比,管理線程需要占用較少的系統資源。
線程沒有完全獨立的存儲空間,線程之間共享代碼區和存儲區。
管理線程的方式也是基于時間切片原則,由JVM和OS協同管理。
22.4 Thread類
繼承Thread類實現線程??刂凭€程用三個方法:start(), run(), finish()
主要執行代碼在run()方法中。
注:run()方法結束后,這個線程就運行結束了,不可以再次調用,必須重新創建。原因也可參考圖22-2的狀態轉換圖,線程進入TERMINATE狀態中,無法再次啟動。
22.5 線程的執行與調度
份額(quantum):每個進程或者線程都可以獲得處理器上的一小段時間--稱為份額,然后輪轉到下一個進程或線程。
份額內時間沒有用完時,也可以使用sleep()方法,強制放棄CPU的占用權,將CPU還給OS,從而可以繼續分配給下一個進程或線程。
注:sleep()方法傳入的時間間隔(以毫秒為單位),可能會拋出InterruptedException異常,必須寫在try...catch代碼塊中。
22.6 Runnable接口
創建一個實現Runnable接口的類,然后將類的實例作為Runnable接口的參數傳入Thread對象的構造函數中。
后面的工作主要就是操作Thread的對象,與前面擴展Thread類的方法一樣了。
注:此處的Thread對象是獨立創建的,前面是對Thread類的繼承。
22.7 線程同步:P562
異步行為(asynchronous behaviour):
在一般情況下兩個或多個并發執行線程的行為并不是協同的,而且無法預知在某個時間段內哪個線程將會占用CPU,這種非協同的行為稱為異步行為。
互斥訪問(mutual exclusion):需要將訪問緩沖區的程序段看作臨界區(critical section)--即在任何時刻只能被一個進程訪問的區域,實現臨界區的方式稱為互斥訪問。
忙等待(busy waiting):被某個線程執行的方法循環中反復執行,直到滿足某個條件才能終止。效率太低,可以使用wait()方法將線程掛起,直到被其他線程的消息喚醒。
在Java中創建一個monitor對象(監視器),monitor類的所有方法在任何時刻都只能被一個線程訪問。
可以在方法的頭部使用synchronized修飾符,由于方法被同步(synchronized),所以一旦有某個對象調用該方法,那么該方法將被置上一個鎖(lock),
其他對象必須在該方法執行完成后才能訪問它。
注1:為什么要加鎖?是因為你有臨界區,對這個臨界區加鎖才是目的。
因此鎖的目的:當前類(即this.靜態變量),當前對象(即this.變量),當前對象中創建的對象(即this.對象變量),外部傳入到當前對象中的對象。
注2:什么可以加鎖?對象,只有對象可以加鎖。
在Java中,每一個對象都擁有一個鎖標記(monitor),也稱為監視器,多線程同時訪問某個對象時,線程只有獲取了該對象的鎖才能訪問。
JVM會記錄并且監管這個鎖,當線程獲取鎖后計數器由0變1,線程若訪問同樣鎖的其他方法,計數器還會繼續增加,從而保證線程完全釋放這個鎖后才會允許其他線程訪問。
所以基本數據類型的變量是不能作為臨界區的,也就不能被加鎖。
注3:怎么樣加鎖?使用synchronized對靜態方法、方法、對象變量加鎖。
static synchronized aStaticMethod(){...} // “當前類(即this.靜態變量)”加鎖
synchronized aMethod(){...} // “當前對象(即this.變量)”加鎖
synchronized (aObjectVariable){...} // “當前對象中創建的對象(即this.對象變量)”或“外部傳入到當前對象中的對象”加鎖。
22.8 線程狀態:P563
狀態轉換圖:圖22-2 一個線程的狀態轉換圖
start()啟動一個線程-->線程進入ready(就緒)狀態。
dispatch()調度一個線程-->線程進入running(運行)狀態。
線程運行時間超時、yield()強制一個線程放棄CPU-->線程進入ready(就緒)狀態。
sleep()睡眠一個線程-->線程進入sleeping(睡眠)狀態-->睡眠時間超時-->線程進入ready(就緒)狀態。
wait()-->線程進入waiting(等待)狀態-->獲得其他線程notify()或notifyAll()方法通知-->線程進入ready(就緒)狀態。
由于等待輸入或等待外部設備可用-->線程處于blocked(阻塞)狀態-->阻塞時間超時或設備正常-->線程進入ready(就緒)狀態。
run()方法完成后,線程被終止。
22.10 Timer類:調度線程
在固定時間間隔內生成ActionEvents對象。因此,必須將一個Timer對象關聯到一個ActionListener對象。
只要Timer對象生成一個ActionEvent對象,都會執行與Timer對象相關的ActionListener對象的actionPerformed()方法。
自測題:
1. 如何通過時間切片實現并發:P552
時間切片(time-slicing):處理器只是完成了一個任務的一部分工作,然后完成下一個任務的一部分工作,
因為處理呂每次完成工作的時間都非常短,因此看起來這些任務是并發完成的。
2. 進程與線程的區別:P552
每個進程都有完全獨立的存儲空間,用于存放程序的代碼和數據,并且每個進程的存儲空間對于其他進程都是受保護的,所有這些工作都由操作系統完成。
每個線程沒有完全獨立的存儲空間,線程之間共享程序的代碼和數據,線程的調度由JVM和操作系統協同完成。
3. 異步線程執行和同步線程執行的區別:P562
異步執行線程:無法預知某個時間段內哪個線程將會占用CPU,也無法估計程序執行的結果。
同步執行線程:確保線程對于臨界區是互斥訪問的,當某個線程執行同步代碼時,其他線程無法再調用同步代碼,必須等待前面執行的進程解鎖。
4. 臨界區和互斥的概念:P562
訪問緩沖區的程序段看作臨界區(critical section)--即在任何時刻只能被一個進程訪問的區域。
實現臨界區的方式稱為互斥訪問(mutual exclusion)。
Jav提供了在多線程程序中實現互斥的機制,即每個對象都有一個monitor(監視器),monitor類的所有方法在任何時刻都只能被一個線程訪問。
只需要在方法的頭部使用synchronized修飾符,由于方法被同步,所以一旦有某個對象調用該方法,那么這個方法就會被上鎖,其他對象如果同時想訪問就必須等待。
5. 如何在Java程序中避免忙等待:P562
使用wait()方法將線程的執行掛起,直到它收到另一個進程的消息將它喚醒。就可以避免出現忙等待。
6. Threads6.java RunThreads6.java
編程練習:代碼附件
3. CounterVersionFour.java RunCounterVersion.java CounterThread.java