跟我学Java面向对象程序设计技术及应用——多线程互斥及同步控制技术及应用
java 实现多线程同步机制的方法
java 实现多线程同步机制的方法多线程是现代程序设计中一种非常常见的技术,它可以提高程序的并行处理能力,从而提高程序的性能。
然而,多线程也会带来一些问题,比如共享资源的安全访问问题。
为了解决多线程共享资源的安全访问问题,Java提供了多种同步机制,如synchronized关键字、Lock接口和Condition接口、ReentrantLock类等。
本文将详细介绍这些同步机制的使用和原理。
synchronized关键字是Java中最基本的同步机制之一。
它可以用于修饰方法或代码块,从而实现对共享资源的互斥访问。
当一个线程获取了对象的同步锁之后,其他线程将无法访问该对象的同步方法和同步代码块,直到持有同步锁的线程释放锁。
通过synchronized关键字,我们可以很容易地实现对共享资源的安全访问。
下面是一个使用synchronized关键字的示例代码:```javapublic class MyThread implements Runnable {private int count = 0;public synchronized void increment() { count++;}public void run() {for (int i = 0; i < 10000; i++) { increment();}}public static void main(String[] args) { MyThread myThread = new MyThread(); Thread thread1 = new Thread(myThread); Thread thread2 = new Thread(myThread); thread1.start();thread2.start();try {thread1.join();thread2.join();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(myThread.count);}}```在上面的示例代码中,我们创建了一个名为MyThread的类,它实现了Runnable接口。
Java多线程编程技巧与注意事项
Java多线程编程技巧与注意事项在当今的软件开发中,多线程编程已经成为一种常见的技术手段。
Java作为一门广泛应用于企业级开发的编程语言,其多线程编程的能力得到了广泛的认可和应用。
本文将从多线程编程的基本概念开始,探讨Java多线程编程的技巧与注意事项。
一、多线程编程的基本概念多线程编程是指在一个程序中同时运行多个线程,每个线程都有自己的执行路径。
相比于单线程编程,多线程编程可以提高程序的并发性和响应性。
在Java中,多线程编程是通过创建Thread类的实例来实现的。
1.1 线程的创建与启动在Java中,可以通过两种方式来创建线程:继承Thread类和实现Runnable接口。
继承Thread类需要重写run()方法,并通过调用start()方法来启动线程。
实现Runnable接口需要实现run()方法,并将实现了Runnable接口的对象作为参数传递给Thread类的构造方法,然后通过调用start()方法来启动线程。
1.2 线程的同步与互斥多线程编程中,线程之间的同步与互斥是非常重要的概念。
同步是指线程之间的协调,保证多个线程按照一定的顺序执行。
互斥是指多个线程之间的竞争资源,需要通过锁机制来保证只有一个线程能够访问共享资源。
二、Java多线程编程技巧2.1 使用线程池在实际的多线程编程中,频繁地创建和销毁线程会带来较大的开销。
使用线程池可以避免这种开销,提高线程的复用性和效率。
Java提供了ThreadPoolExecutor类来实现线程池的功能,通过配置线程池的大小和任务队列的容量,可以更好地管理线程的执行。
2.2 使用volatile关键字在多线程编程中,由于线程之间的可见性问题,可能会导致数据的不一致性。
使用volatile关键字可以保证共享变量在多个线程之间的可见性,即每个线程都能够及时地看到最新的值。
同时,volatile关键字还可以防止指令重排序,确保代码的执行顺序与预期一致。
Java中的多线程编程技巧与注意事项
Java中的多线程编程技巧与注意事项在当今的软件开发中,多线程编程已经成为一种常见的技术需求。
Java作为一种广泛应用的编程语言,提供了丰富的多线程编程支持。
然而,要正确地使用多线程,我们需要掌握一些技巧和注意事项。
一、理解多线程的概念和优势多线程是指在一个程序中同时运行多个线程,每个线程都可以独立执行不同的任务。
相比于单线程,多线程可以提高程序的并发性和响应性。
通过合理地利用多线程,我们可以充分发挥计算机的多核处理能力,提高程序的性能和效率。
二、正确使用线程同步机制在多线程编程中,线程同步是一个重要的概念。
多个线程同时访问共享资源时,可能会导致数据不一致或者竞态条件的问题。
为了解决这些问题,Java提供了多种线程同步机制,如synchronized关键字、Lock接口和Condition接口等。
在使用线程同步机制时,我们需要注意以下几点:1. 避免死锁:死锁是指多个线程相互等待对方释放资源,导致程序无法继续执行的情况。
为了避免死锁,我们需要合理地设计锁的获取顺序,并且在获取锁时要避免长时间的等待。
2. 减小锁的粒度:锁的粒度越小,多个线程之间的竞争就越少,从而提高程序的并发性。
因此,在设计多线程程序时,我们应该尽量减小锁的粒度,只对必要的代码块进行同步。
3. 使用并发集合类:Java提供了一系列的并发集合类,如ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList等。
这些集合类在多线程环境下具有更好的性能和线程安全性,可以减少手动同步的工作量。
三、避免线程安全问题线程安全是指多个线程访问共享资源时不会出现数据不一致的问题。
为了避免线程安全问题,我们需要注意以下几点:1. 使用不可变对象:不可变对象是指一旦创建就不能被修改的对象。
由于不可变对象不涉及状态的改变,所以可以在多线程环境下安全地共享。
2. 使用线程安全的类:Java提供了许多线程安全的类,如AtomicInteger和ConcurrentLinkedQueue等。
线程与并发控制:处理多线程的同步和互斥
线程与并发控制:处理多线程的同步和互斥线程和并发控制是计算机科学领域中非常重要的概念,特别是在多核处理器和分布式系统中。
线程是程序执行的基本单位,而并发控制则是指有效地管理多个线程之间的同步和互斥,以保证数据的一致性和程序的正确执行。
在多线程编程中,线程之间的并发控制是一个关键问题。
当多个线程同时访问共享资源时,如果没有适当的同步和互斥机制,就会出现数据竞争和不一致的问题。
因此,了解如何处理线程的同步和互斥是非常重要的。
同步指的是多个线程之间按照一定的顺序执行,以保证数据的一致性。
常见的同步机制包括互斥锁、条件变量、信号量等。
互斥锁是最基本的同步机制,它可以确保同时只有一个线程能访问共享资源,从而避免数据竞争。
条件变量可以在多个线程之间传递信号,以协调它们的执行流程。
信号量可以用来控制并发访问资源的数量,避免资源的过度竞争。
除了同步机制外,还有一些高级的并发控制技术,如读写锁、原子操作、事务内存等。
读写锁可以提高多线程读取共享资源的效率,因为读取操作不涉及数据一致性问题,可以同时进行。
原子操作可以确保某些操作的原子性,即要么全部执行成功,要么全部不执行。
事务内存是一种基于硬件的并发控制技术,可以提供更高的性能和可靠性。
在处理多线程的同步和互斥时,需要遵循一些基本原则。
首先,避免死锁,即当多个线程互相等待对方释放资源时,就会陷入死锁状态。
其次,避免资源泄漏,即确保每个线程在完成任务后释放所有的资源。
最后,避免竞争条件,即多个线程对共享资源的访问顺序可能影响程序的正确执行,需要避免这种情况的发生。
为了提高多线程程序的性能和可靠性,在设计和实现上需要注意一些细节。
首先,尽量减少共享资源的数量,因为共享资源越多,就越容易引发数据竞争和并发控制问题。
其次,合理设计线程的通信和同步机制,避免不必要的等待和阻塞。
最后,尽量避免线程间频繁地切换和竞争,提高程序的并发执行效率。
总的来说,线程和并发控制是计算机科学中非常重要的概念,能够有效地提高程序的性能和可靠性。
跟我学Java入门到精通培训教程——Java线程技术及线程优先级示例(第1部分)
1.1Java线程技术及线程优先级应用实例(第1部分)1、线程与进程相似,是一段完成某个特定功能的代码它也是程序中单个顺序的流控制;但与进程不同的是,同类的多个线程是共享一块内存空间和一组系统资源,而线程本身的数据通常只有微处理器的寄存器数据,以及一个供程序执行时使用的堆栈。
所以系统在产生一个线程,或者在各个线程之间切换时,负担要比进程小的多,正因如此,线程被称为轻负荷进程(light-weight process)。
一个进程中可以包含多个线程。
2、利用继承Thread类创建线程的代码实例(1)利用继承Thread类TimeThread,包名称为com.px1987.j2seexample.thread(2)TimeThread类的代码实例package com.px1987.j2seexample.thread;import java.util.Date;public class TimeThread extends Thread {Date nowDate=null;public TimeThread() {}@Overridepublic void run() {while(true){nowDate=new Date();String timeText=nowDate.getHours()+":"+nowDate.getMinutes()+":"+nowDate.getSeconds();System.out.println("现在的时间为:"+timeText);try {this.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}(3)创建测试程序类TestTimeThread(4)测试程序类TestTimeThread的代码实例package com.px1987.j2seexample.thread;public class TestTimeThread {public TestTimeThread() {}public static void main(String[] args) { TimeThread oneTimeThread=new TimeThread();oneTimeThread.start();}}(5)本实例程序的执行结果3、对上面的实例进一步完善——采用Calendar类实现package com.px1987.firstjava.thread;import java.util.Calendar;public class TimerThread extends Thread { Calendar nowDate;public TimerThread() {}@Overridepublic void run() {while(true){nowDate=Calendar.getInstance();String nowDateText;nowDateText="当前的时间为:"+nowDate.get(Calendar.HOUR_OF_DAY)+":"+nowDate.get(Calendar.MINUTE)+":"+nowDate.get(Calendar.SECOND);try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(nowDateText);}}}4、采用实现Runnable接口创建线程的应用实例(1)创建RunnableTimeThread类(2)RunnableTimeThread程序类的代码实例package com.px1987.j2seexample.thread;import java.util.Date;public class RunnableTimeThread extends Object implements Runnable { Date nowDate=null;public RunnableTimeThread() {}@Overridepublic void run() {while(true){nowDate=new Date();String timeText=nowDate.getHours()+":"+nowDate.getMinutes()+":"+nowDate.getSeconds();System.out.println("现在的时间为:"+timeText);try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}(3)创建测试的程序类TestRunnableTimeThread(4)测试的程序类TestRunnableTimeThread的代码示例package com.px1987.j2seexample.thread;public class TestRunnableTimeThread {public TestRunnableTimeThread() {}public static void main(String[] args) {RunnableTimeThread oneRunnableTimeThread=new RunnableTimeThread();Thread oneThread=new Thread(oneRunnableTimeThread);oneThread.start();}}(5)本实例程序的执行结果注意:创建线程对象的方式的要求RunnableTimeThread oneRunnableTimeThread=new RunnableTimeThread(); // Thread oneThread=new Thread();Thread oneThread=new Thread(oneRunnableTimeThread);1.1.1Java线程优先级及具体的应用实例1、线程优先级(1)优先级(共10级):它们决定线程执行的先后次序(优先级高者先执行)并可以通过Thread类中的setPriority()和getPriority()方法来改变和获取优先级。
跟我学VS#语言编程技术——C#中的多线程互斥技术及应用示例
public int TotalWidgets = 0; public void AddWidget(){
TotalWidgets++; Console.WriteLine("Total widgets = " + TotalWidgets.ToString());
...
} } } “语句块”---临界区的语句。 4、如何实现在对象上创建锁 识别程序中必须以原子方式执行的代码以及将在其上执行代码的对象,在该对象上放置 一个锁,并将代码装入此锁中,该代码将在锁定的对象上以原子方式执行。 如下面代码示例: lock MyObject{
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对象的独占访问权为止。当达到锁的末尾时,锁将被释放,执行继续正常进行。 但要注意的是,只能在返回“引用的对象”上获得锁,不能用这种方式来锁定“值”类
型。 3、lock 关健字 (1)主要功能
将某个语句块标记为临界区 (2)用法
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} public void RemoveWidgets(){
TotalWidgets -= 10; } } 此类公开两个方法。一个方法 (AddWidget) 将 1 添加到 TotalWidgets 字段并将该值 写 入 控 制 台 。 第 二 个 方 法 从 TotalWidgets 的 值 减 10 。 假 设 两 个 线 程 同 时 试 图 访 问 WidgetManipulator 类的同一个实例,请考虑将发生什么情况:一个线程可能会在第二个线 程调用 RemoveWidgets 的同时调用 AddWidget。这种情况下,TotalWidgets 的值可能会在 第一个线程报告准确值之前就被第二个线程更改。这种争用状态可能导致报告的结果不准确 并可能导致数据损坏。 1) 和 C#都可以使用 Mutex 类来处理互斥对象(或者数据)的同步操作。Mutex
Java中的线程同步与并发控制方法
Java中的线程同步与并发控制方法随着计算机技术的发展,多核处理器的出现使得并发编程变得越来越重要。
在Java中,线程同步与并发控制方法是实现多线程程序的关键。
本文将探讨Java中常用的线程同步与并发控制方法,帮助读者更好地理解和应用这些方法。
1. 互斥锁(Mutex)互斥锁是一种最常见的线程同步机制,用于控制对共享资源的访问。
在Java中,可以使用synchronized关键字来实现互斥锁。
当一个线程进入synchronized代码块时,其他线程将被阻塞,直到该线程执行完毕释放锁。
这种方式能够有效地防止多个线程同时访问共享资源,避免产生竞态条件和数据不一致的问题。
2. 信号量(Semaphore)信号量是一种用于控制并发访问资源的方法。
在Java中,可以使用Semaphore类来实现信号量。
信号量维护了一个计数器,表示可用资源的数量。
当一个线程需要访问资源时,首先尝试获取信号量。
如果信号量计数器大于0,则线程可以继续执行;否则,线程将被阻塞,直到有其他线程释放资源并增加信号量计数器。
3. 条件变量(Condition)条件变量是一种用于线程间通信的机制,允许线程在满足特定条件之前等待。
在Java中,可以使用Condition接口来实现条件变量。
通过调用Condition的await()方法,线程可以进入等待状态,直到其他线程调用该Condition的signal()或signalAll()方法唤醒它们。
条件变量常用于生产者-消费者问题等场景中。
4. 读写锁(ReadWriteLock)读写锁是一种用于控制读写操作的机制,允许多个线程同时读取共享资源,但只允许一个线程进行写操作。
在Java中,可以使用ReentrantReadWriteLock类来实现读写锁。
读写锁分为读锁和写锁两种,当读锁被获取时,其他线程可以继续获取读锁,但不能获取写锁;当写锁被获取时,其他线程无法获取读锁或写锁,直到写锁被释放。
(2024年)《Java面向对象程序设计》教案
01
课程介绍与目标
2024/3/26
3
Java语言概述
2024/3/26
Java语言的历史与发展
01
介绍Java语言的起源、发展历程以及在不同领域的应用。
Java语言的特点与优势
02
阐述Java语言跨平台、面向对象、安全性等特点,以及其在软
件开发中的优势。
Java语言的核心技术
03
简要介绍Java语言的核心技术,如JVM、Java类库、Java API
接口是一种特殊的类,它只包含方法的声明,不包含方法的实现。
抽象类的定义
抽象类是一种特殊的类,它不能被实例化,只能被继承。抽象类中 可以包含抽象方法和非抽象方法。
接口与抽象类的区别
接口只能包含方法的声明,而抽象类可以包含方法的声明和实现; 接口可以被多继承,而抽象类只能被单继承。
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内部类与匿名内部类
关键字
Java语言中预定义的、有特殊含义的单词,不能作为标识符使用 。
数据类型
Java中的数据类型分为基本数据类型和引用数据类型,基本数据 类型包括整型、浮点型、字符型和布尔型。
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运算符与表达式
运算符
用于进行各种运算的符号,如算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等。
表达式
由运算符和操作数组成的算式,用于计算并返回结果。
提供了操作日历字段(如年、月、日、时、分、秒)的方 法,可以获取和设置日期时间。
两者比较
Date类主要用于表示日期时间,而Calendar类则提供了 更丰富的日期时间操作方法,如计算两个日期之间的差值 、设置时区等。
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集合框架类库
Java集合框架主要包括接口(如 Collection、List、Set、Queue、 Deque等)和实现类(如ArrayList、 LinkedList、HashSet、TreeSet等) 。
跟我学Java面向对象程序设计技术及应用——多线程之间的通信以传递数据(第1部分)
Counter oneCounter = null; oneCounter = new Counter(); oneCounter.countTotalCounter(); } } (2)Counter 类的代码不变 package com.px1987.threaddemo; public class Counter { private int currentCounter; public void countTotalCounter() { int currentCounter=0; for(int loopIndex = 1; loopIndex <= 10; loopIndex++) {
} System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-" + currentCounter); } } (2)SomeOneThread 类代码 package com.px1987.threaddemo; public class SomeOneThread implements Runnable{ Counter oneCounter = null; public SomeOneThread(){ oneCounter = new Counter(); } public void run() { oneCounter.countTotalCounter(); } } (3)ThreadSafeDemo 类的代码
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1.1 多线程之间的通信以传递数据(第 1 部分)
跟我学Java面向对象程序设计技术及应用——多线程间同步协调技术及应用(第2部分)
1.1跟我学Java面向对象程序设计技术及应用——多线程间同步协调技术及应用(第2部分)1.1.1线程与进程之间协调示例1、示例实时跟踪显示用户移动鼠标时的落点位置(将用户移动鼠标时的落点位置作为生产者传递给线程,由线程显示出鼠标坐标位置)。
import java.awt.*;import java.applet.*;public class ThreadCom extends Applet implements Runnable{ Thread myThread;List ConsumeList=new List(),ProduceList=new List();int x=0,y=0;private boolean isAvailable=false; //定义一个标置变量public void init(){ConsumeList.resize(size().width/4,size().height);ProduceList.resize(size().width/4,size().height);setLayout(new BorderLayout());add("East",ConsumeList);add("West",ProduceList);if(myThread ==null){ myThread=new Thread(this);myThread.start();}ProduceList.addItem("Produce"+"("+x+","+y+")");}public synchronized void run(){while(myThread ==Thread.currentThread()){ConsumeList.addItem("Consume"+"("+x+","+y+")");while(isAvailable ==false){try{wait();}catch(Exception e){ System.out.println(e);}}isAvailable=false; //设置消费数字完毕标置notify(); //释放监视器}}public synchronized boolean mouseMove(Event evt, int x, int y) {while(isAvailable ==true)//等待消费者获得新的数字(等待消费者释放监视器){ try{ wait();}catch(InterruptedException e){}}isAvailable=true; //设置生产数字完毕标置notify(); //释放监视器this.x=x;this.y=y;ProduceList.addItem("Produce"+"("+x+","+y+")");return true;}/*public void run(){ while(myThread ==Thread.currentThread()){ ConsumeList.addItem("Consume"+"("+x+","+y+")");}}public boolean mouseMove(Event evt, int x, int y){ this.x=x;this.y=y;ProduceList.addItem("Produce"+"("+x+","+y+")");return true;}*/public static void main(String args[]){AppletFrame appletFrame = new AppletFrame("AppletFrame");ThreadCom threadCom = new ThreadCom();appletFrame.add("Center", threadCom);threadCom.init();threadCom.start();appletFrame.resize(400,500);appletFrame.show();}}import java.awt.*;class AppletFrame extends Frame{public AppletFrame(String str){super (str);}public boolean handleEvent(Event evt){switch (evt.id){case Event.WINDOW_DESTROY:dispose();System.exit(0);return true;default:return super.handleEvent(evt);}}}程序执行结果有错,生产者(移动鼠标)与消费者(线程)未同步,不匹配。
跟我学Java面向对象程序设计技术及应用——多线程间同步协调技术及应用(第1部分)
1.1跟我学Java面向对象程序设计技术及应用——多线程间同步协调技术及应用(第1部分)1.1.1多线程间“同步协调”---线程的阻塞1、概述多线程除需要互斥外,在某些应用场合下还应考虑线程间同步通讯----线程的阻塞(一个线程等待另外一个线程的执行并根据该线程的执行结果自己再执行,也即阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生,如某资源就绪等)。
因为在任意时刻所要求的资源不一定已经准备好了被访问,反过来,同一时刻准备好了的资源也可能不止一个。
为了解决这种情况下的访问控制问题,Java 引入了对线程间同步通讯----线程的阻塞机制的支持。
线程在继续执行前需要等待一个条件时,仅有synchronized 关键字是不够的。
虽然synchronized 关键字阻止并发更新一个对象,但它没有实现线程间同步通讯。
2、Java 中提供的支持阻塞的方法(1)sleep() 方法sleep() 允许指定以毫秒为单位的一段时间作为参数,它使得线程在指定的时间内进入阻塞状态,不能得到CPU 时间,指定的时间一过,线程重新进入可执行状态。
典型地,sleep() 被用在等待某个资源就绪的情形:测试发现条件不满足后,让线程阻塞一段时间后重新测试,直到条件满足为止。
(2)suspend() 和 resume() 方法两个方法配套使用,suspend()使得线程进入阻塞状态,并且不会自动恢复,必须其对应的resume() 被调用,才能使得线程重新进入可执行状态。
典型地,suspend() 和 resume() 被用在等待另一个线程产生的结果的情形:测试发现结果还没有产生后,让线程阻塞,另一个线程产生了结果后,调用 resume() 使其恢复。
(3)yield() 方法yield() 使得线程放弃当前分得的 CPU 时间,但是不使线程阻塞,即线程仍处于可执行状态,随时可能再次分得 CPU 时间。
调用 yield() 的效果等价于调度程序认为该线程已执行了足够的时间从而转到另一个线程。
面向对象Java语言程序设计——Java多线程及并发控制实现技术
(2)同步互斥方法 public synchronized void myFun(){ //访问共享资源的代码,也就是需要同步的代码段 } 这种形式的同步方法其实相当于 如下形式的同步代码块: public void myFun(){ synchronized(this){ //访问共享资源的代码,也就是需要同步的代码段 } } 由于默认采用 this 作为同步对象(同步锁就是调用该同步 方法的对象本身),所以当该对象有多个 synchronized 的同步方法时,只要一个线程访问了其中的一个同步方 法,其它线程将不能再同时访问这个 this 对象所代表的 目标对象中的任何其它一个同步方法)。
3、Java多线程同步互斥
(1)线程同步互斥 并发执行的多个线程在某一时间内只允许一个线程 在执行以访问共享数据 多个线程访问的同一个区域称为临界区。 (2)必要性----需要编程出线程安全的类代码 当多个线程可以调用单个对象的属性和方法时,对 这些调用进行同步处理是非常重要的。 否则,一个线程可能会中断另一个线程正在执行的 任务,使该对象处于一种无效状态。 其成员不受这类中断影响的类叫做线程安全类。
(2) 通过一个中间类(该类一般为集合类,承担缓存方 面的作用)在线程间传递信息以传递数据
s s
线程1 m.write(s) write() read() 中间类对象m
线程2
s=m.read()
请见文档 中体现“多线 程之间的通信 以传递数据” 的程序示例
2、多线程环境下的线程安全
(1)线程安全——多线程访问同一代码,不会产生不确定 的结果 (2)线程不安全的应用示例 (3)解决线程安全的方法 (4)线程不安全其实是多个线程访问“共享资源”而造成 的 (5)解决线程同步的编程要点
Java多线程编程中的线程同步与锁技术
Java多线程编程中的线程同步与锁技术多线程编程是Java中的重要特性之一,它可以让程序同时执行多个任务,提高程序的运行效率。
然而,在多线程环境下,多个线程同时修改共享资源可能会导致数据的不一致性或者错误的结果。
为了解决这个问题,在Java中引入了线程同步和锁技术。
第一章:线程同步的概念线程同步是指多个线程按照一定的顺序来访问共享资源。
在Java中,使用synchronized关键字来实现线程同步。
synchronized 关键字可以修饰方法或者代码块,当某个线程执行到带有synchronized修饰的方法或者代码块时,会获得该方法或者代码块的锁,其他线程必须等待该线程执行完毕释放锁之后才能继续执行。
第二章:对象锁和类锁在Java中,每个对象都有一个与之关联的锁,这个锁也称为对象锁。
当一个线程获取了某个对象的锁之后,其他线程就不能访问该对象的其他同步方法或者代码块,只能等待该线程释放锁。
另外,还有一种特殊的锁,称为类锁,它是被所有对象所共享的锁。
第三章:使用synchronized关键字实现线程同步通过在方法前面加上synchronized关键字来实现线程同步是一种简单有效的方式。
当某个线程进入该方法时,会获取该方法所属对象的锁,其他线程必须等待该线程执行完毕之后才能执行。
第四章:使用synchronized代码块除了修饰方法,synchronized关键字还可以用于修饰代码块。
通过在代码块前面加上synchronized关键字,并指定一个对象作为锁,可以实现线程同步。
当一个线程进入该代码块时,会获取指定对象的锁,其他线程必须等待该线程执行完毕之后才能执行。
第五章:使用volatile关键字保证可见性在多线程环境下,当一个线程修改了共享资源的值之后,其他线程可能无法及时看到这个修改。
为了解决这个问题,可以使用volatile关键字。
volatile关键字可以保证对一个变量的写操作可见性,即当一个线程修改了该变量的值之后,其他线程可以立即看到这个修改。
java多线程原理
java多线程原理Java多线程原理。
Java作为一种面向对象的编程语言,具有强大的多线程支持,允许程序同时执行多个任务,提高了程序的运行效率。
本文将深入探讨Java多线程的原理,帮助读者更好地理解和应用多线程技术。
在Java中,多线程是通过Thread类来实现的。
每个线程都有自己的执行路径,可以独立执行不同的任务。
在多线程编程中,需要注意线程间的同步与互斥,以避免出现数据竞争和死锁等问题。
Java多线程的原理主要包括以下几个方面:1. 线程的创建和启动。
在Java中,可以通过继承Thread类或实现Runnable接口来创建线程。
然后调用start()方法来启动线程,使其进入就绪状态,等待CPU调度执行。
2. 线程的调度和执行。
Java的线程调度由操作系统来完成,根据线程的优先级和调度策略来确定哪个线程优先执行。
在多核处理器上,多个线程可以同时执行,提高了程序的并发性能。
3. 线程的同步与互斥。
多个线程访问共享资源时,需要进行同步操作,以避免数据的不一致性。
Java提供了synchronized关键字和Lock接口来实现线程的同步和互斥。
4. 线程的通信。
线程间需要进行通信和协调,以实现任务的合作和数据的交换。
Java提供了wait()、notify()和notifyAll()方法来实现线程的等待和唤醒。
5. 线程的生命周期管理。
线程的生命周期包括新建、就绪、运行、阻塞和死亡等状态。
Java提供了Thread类的方法来管理线程的状态转换和生命周期控制。
在实际应用中,Java多线程可以应用于网络编程、并发处理、图形界面等领域,提高了程序的响应速度和用户体验。
但是多线程编程也存在一些问题,如线程安全、性能损耗和调试困难等,需要程序员进行深入的理解和掌握。
总的来说,Java多线程原理涉及了线程的创建、调度、同步、通信和生命周期管理等方面,是Java编程中的重要知识点。
掌握了多线程原理,可以更好地利用Java的并发特性,提高程序的性能和可靠性,实现更复杂的应用场景。
Java语言的多线程机制与应用
Java语言的多线程机制与应用引言如今,软件开发领域中无论是前端还是后端都越来越关注体验上的极致,因此,我们的安卓App也趋向于更快的交互和更流畅的动画效果。
为实现这些目标,Java并发编程也非常重要了。
在本文中,我们将讨论Java语言的多线程机制及其应用。
第一部分:Java中的多线程Java中多线程可以通过多种方式来实现,包括Thread、Runnable、Executors等。
其中,Thread类是Java集成开发环境(IDE)最底层的线程管理机制,它管理着单个线程。
Runnable接口则是一个在单独的线程中运行的任务,我们可以通过Thread类来启动Runnable。
Executors类最终是基于Runnable的一种线程池实现,它能够有序地管理线程的创建、执行和销毁。
这三种多线程方式的适用范畴各不相同,需要根据具体情况选择。
Java中的多线程机制允许多个线程同时访问同一个资源,从而提高程序的执行效率。
Java中的多线程编程,可以使得程序通过多个线程并行执行,来提高程序效率。
基于Java中的多线程机制,我们可以开发出适合不同场景的多线程应用程序。
第二部分:Java中的同步机制多个线程同时访问同一个对象的实例变量时,可能会导致数据不一致或者因为竞争条件而造成结果不可预测。
Java提供了一个同步机制,即 synchronized 关键字,较好地解决了这种情况。
线程在进入 synchronized 块之前需要先获得锁定。
在获得锁定后,线程可以执行 synchronized 块中的代码,当线程执行完synchronized 块中的代码时,它会自动释放对锁定的所有权,使得其它的线程可以获得锁定。
假设在 synchronized 代码块中有多个线程,那么只有一个线程可以进入 synchronized 块来执行,其它的线程必须等待。
换句话说,一个线程在 synchronized 代码块中执行的过程中,其他线程不能进入 synchronized 代码块。
java多线程用法
java多线程用法多线程是指在一个程序中同时执行多个线程,每个线程执行不同的任务。
Java提供了多线程的支持,可以通过继承Thread类或实现Runnable 接口来创建线程。
Java中的多线程可以带来以下几个好处:1.提高程序的执行效率:通过多线程可以同时处理多个任务,提高程序的处理能力和执行效率。
2.提高系统的资源利用率:当一个线程在等待I/O操作时,可以让其他线程利用CPU资源执行其他的任务,提高系统的资源利用率。
3.实现异步操作:多线程可以实现任务的异步操作,例如可以在后台执行一个耗时的操作,而不会阻塞主线程的执行。
4.提高用户对于程序的响应速度:通过多线程可以在后台执行一些操作,使得界面不会被阻塞,提高用户对于程序的响应速度。
下面是常见的多线程用法:1. 继承Thread类:继承Thread类是实现多线程的最简单的方法,需要重写Thread类的run(方法,该方法中定义了线程要执行的任务。
示例代码如下:```javapublic class MyThread extends Threadpublic void ru//线程要执行的任务System.out.println("Hello, I'm a thread!");}public static void main(String[] args)MyThread thread = new MyThread(;thread.start(; // 启动线程}```2. 实现Runnable接口:实现Runnable接口也是实现多线程的一种方式,需要创建一个实现了Runnable接口的类,实现run(方法,在run(方法中定义线程要执行的任务。
示例代码如下:```javapublic class MyRunnable implements Runnablepublic void ru//线程要执行的任务System.out.println("Hello, I'm a thread!");}public static void main(String[] args)MyRunnable runnable = new MyRunnable(;Thread thread = new Thread(runnable);thread.start(; // 启动线程}```3.使用线程池:线程池可以管理和复用线程对象,可以避免频繁创建和销毁线程的开销。
java多线程详解(3)-线程的互斥与同步
java多线程详解(3)-线程的互斥与同步前⾔:前⼀篇⽂章主要描述了多线程中访成员变量与局部变量问题,我们知道访成员变量有线程安全问题,在多线程程序中我们可以通过使⽤synchronized关键字完成线程的同步,能够解决部分线程安全问题在java中synchronized同步关键字可以使⽤在静态⽅法和实例⽅法中使⽤,两者的区别在于:对象锁与类锁对象锁当⼀个对象中有synchronized method或synchronized block的时候调⽤此对象的同步⽅法或进⼊其同步区域时,就必须先获得对象锁。
如果此对象的对象锁已被其他调⽤者占⽤,则需要等待此锁被释放类锁由上述同步静态⽅法引申出⼀个概念,那就是类锁。
其实系统中并不存在什么类锁。
当⼀个同步静态⽅法被调⽤时,系统获取的其实就是代表该类的类对象的对象锁在程序中获取类锁可以尝试⽤以下⽅式获取类锁synchronized (xxx.class) {...}synchronized (Class.forName("xxx")) {...}同时获取2类锁同时获取类锁和对象锁是允许的,并不会产⽣任何问题,但使⽤类锁时⼀定要注意,⼀旦产⽣类锁的嵌套获取的话,就会产⽣死锁,因为每个class在内存中都只能⽣成⼀个Class实例对象。
同步静态⽅法/静态变量互斥体由于⼀个class不论被实例化多少次,其中的静态⽅法和静态变量在内存中都只由⼀份。
所以,⼀旦⼀个静态的⽅法被申明为synchronized。
此类所有的实例化对象在调⽤此⽅法,共⽤同⼀把锁,我们称之为类锁。
⼀旦⼀个静态变量被作为synchronized block的mutex。
进⼊此同步区域时,都要先获得此静态变量的对象锁代码/*** 同步代码块与同步实例⽅法的互斥** @author cary*/public class TestSynchronized {/*** 同步代码块*/public void testBlock() {synchronized (this) {int i = 5;while (i-- > 0) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i);try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException ie) {}}}}/*** ⾮同步普通⽅法*/public void testNormal() {int i = 5;while (i-- > 0) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i);try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException ie) {}}}/*** 同步实例⽅法*/public synchronized void testMethod() {int i = 5;while (i-- > 0) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i);try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException ie) {}}}/*** 主⽅法分别调⽤三个⽅法** @param args*/public static void main(String[] args) {final TestSynchronized test = new TestSynchronized();Thread test1 = new Thread(new Runnable() {public void run() {test.testBlock();}}, "testBlock");Thread test2 = new Thread(new Runnable() {public void run() {test.testMethod();}}, "testMethod");test1.start();;test2.start();test.testNormal();}}执⾏结果testBlock : 4main : 4testBlock : 3main : 3testBlock : 2main : 2testBlock : 1main : 1testBlock : 0main : 0testMethod : 4testMethod : 3testMethod : 2testMethod : 1testMethod : 0上述的代码,第⼀个⽅法时⽤了同步代码块的⽅式进⾏同步,传⼊的对象实例是this,表明是当前对象,当然,如果需要同步其他对象实例,也不可传⼊其他对象的实例;第⼆个⽅法是修饰⽅法的⽅式进⾏同步。
详解Java多线程编程中的线程同步方法
详解Java多线程编程中的线程同步⽅法1、多线程的同步:1.1、同步机制:在多线程中,可能有多个线程试图访问⼀个有限的资源,必须预防这种情况的发⽣。
所以引⼊了同步机制:在线程使⽤⼀个资源时为其加锁,这样其他的线程便不能访问那个资源了,直到解锁后才可以访问。
1.2、共享成员变量的例⼦:成员变量与局部变量:成员变量:如果⼀个变量是成员变量,那么多个线程对同⼀个对象的成员变量进⾏操作,这多个线程是共享⼀个成员变量的。
局部变量:如果⼀个变量是局部变量,那么多个线程对同⼀个对象进⾏操作,每个线程都会有⼀个该局部变量的拷贝。
他们之间的局部变量互不影响。
下⾯举例说明:实现了Runnable的线程类:class MyThread3 implements Runnable{//两个线程操作同⼀个对象,共享成员变量//int i;@Overridepublic void run() {//两个线程操作同⼀个对象,各⾃保存局部变量的拷贝int i = 0;while(i<100){System.out.println(i);i++;try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}在main⽅法中⽤两个线程操作同⼀个对象:public static void main(String[] args) {MyThread3 myThread = new MyThread3();//下⾯两个线程对同⼀个对象(Runnable的实现类对象)进⾏操作Thread thread = new Thread(myThread);Thread thread2 = new Thread(myThread);//各⾃保存局部变量的拷贝,互不影响,输出200个数字thread.start();thread2.start();}这⾥如果把i变成成员变量,则输出100个数字。
面向对象Java语言程序设计——Java线程编程实现技术及应用
(3)多进程 在操作系统中能同时运行多个任务 (程序),每个任 务为一个进程;进程是重量级的任务,需要分配它们自 己独立的地址空间;进程间的通信不仅是昂贵和受限的, 而且进程间的转换也是低效的。 (4)多线程 在同一应用程序中有多个功能流同时执行,线程间 的通信不仅是高效的,而且线程间的转换也是低成本的。
2、子曰:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”
3、子曰:“三人行,必有我师焉”
4、子曰:“我非生而知之者,好古,敏以求之者也”
5、师者:“传道、授业和解惑”
9、进程和线程的任务分配
注意不要主次颠倒
主进程应该完成主要的任务,而线程一般完成辅助的任务
10、线程的工作状态及转换
new Thread() New Thread ready running
在J2SE的 JDK 中提供了Thread类,因此直接采用继承的 手段来实现线程。
(2)JDK中的Thread类的定义
(3)编程实现程对象实 例,并启 动该线程
获得机器中的时、 分、秒的值
每隔一秒钟执行一次
8、在应用程序中创建线程---采用实现Runnable接口的方法 (1)实现的基本思路
(5)threadObj.wait()/threadObj.notify() 可以暂停/取消暂停某一线程。
当应用程序的类已经继承于某个类以后,则不能再采用继 承Thread类的方法,因为在Java中不提供多重继承的技术
----此时,可以采用 对Runnable接口实现的 方法。
(2)应用示例
该线程类实现 Runnable接口, 为什么?
重写Runnable接 口中的方法
本讲的简要回顾
1、子曰:“学而不思则罔,思而不学则殆。” “学而时习之”
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1.1跟我学Java面向对象程序设计技术及应用——多线程互斥及同步控制技术及应用1.1.1Java多线程互斥及同步控制多个线程的执行是并发的,也就是在逻辑上“同时”,而不管是否是物理上的“同时”。
如果系统只有一个CPU,那么真正的“同时”是不可能的,但是由于CPU的速度非常快,用户感觉不到其中的区别,因此我们也不用关心它,只需要设想各个线程是同时执行即可。
多线程和传统的单线程在程序设计上最大的区别在于,由于各个线程的控制流彼此独立,使得各个线程之间的代码是乱序执行的,由此带来的线程调度,同步等问题。
1、线程互斥与线程同步(1)线程互斥并发执行的多个线程在某一时间内只允许一个线程在执行以访问数据。
(2)线程同步(阻塞机制)并发执行的多个线程之间互相发送消息进行合作、互相等待,按一定速度配合执行(阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生(如某资源就绪))。
2、线程互斥由于同一进程的多个线程共享同一片存储空间,在带来方便的同时,也带来了访问冲突这个严重的问题。
Java语言提供了专门机制以解决这种冲突,有效避免了同一个数据对象被多个线程同时访问。
(1)应用的场合当两个或多个线程同时访问共享数据时,可能对数据进行读、写、修改、删除等操作时,应保证同时只有一个线程访问共享数据。
如:这有点想使用卫生间,一个人进去了,他就会把门锁上(互斥锁),这时别人就不能进去了。
同样道理,一个资源没被使用,线程就可以得到互斥锁,也就是得到了使用权。
当它使用完了,就要放弃互斥锁,那么别的线程就可以使用,就象你离开了卫生间,别人还可以用。
(2)Java中线程互斥的实现机制——监视器(同步锁定)线程进入监视器后其它线程则不能再进入监视器,直到被锁定的线程退出监视器,下一个线程才能进入监视器被执行。
(3)如何产生监视器(同步互斥方法)通过在被多个线程所共享的方法前加上synchronized关键字定义出同步互斥方法,每一个拥有synchronized方法的对象都含有一个独立的监视器,只有某一个线程的synchronized 方法执行完后其它线程的synchronized方法才能被执行。
public synchronized void myFun(){}(4)编程要点1)应将访问共享数据的代码设计为synchronized方法;2)synchronized可以用来限定一个方法或一小段语句或整个类(可将类的静态成员函数声明为synchronized ,以控制其对类的静态成员变量的访问),即类方法,实例方法,一个方法中的任何代码块。
3)由于可以通过private 关键字来保证数据对象只能被方法访问,所以只需针对方法提出一套同步锁定机制。
通过synchronized 方法来控制对类中的成员变量(共享数据)的访问。
3、synchronized 关键字(1)synchronized所说明的代码为同步代码每个对象在运行时都有一个关联的锁。
这个锁可通过为方法添加关键字 synchronized 来获得。
因为在有些应用中,可能会出现两个线程访问同一个对象的情况。
(2)某个Account类的代码示例试考虑一个金融应用程序,它有一个 Account 对象,如下例中的所示代码:public class Account {String holderName;float amount;public Account(String name, float amt){holderName = name;amount = amt;}public void deposit(float amt){amount += amt;}public void withdraw(float amt){amount -= amt;}public float checkBalance() {return amount;}}在此代码样例中潜伏着一个错误。
如果此类用于单线程应用程序,不会有任何问题。
但是,在多线程应用程序的情况中,不同的线程就有可能同时访问同一个 Account 对象,比如说一个联合帐户的所有者在不同的 ATM 上同时进行访问。
(3)修订过的 Account 类代码——同步处理public class Account{String holderName;float amount;public Account(String name, float amt){holderName = name;amount = amt;}public synchronized void deposit(float amt) {amount += amt;}public synchronized void withdraw(float amt){amount -= amt;}public float checkBalance() {return amount;}}deposit() 和 withdraw() 函数都需要这个锁来进行操作,所以当一个函数运行时,另一个函数就被阻塞。
请注意, checkBalance() 未作更改,它严格上是一个读函数。
因为checkBalance() 未作同步处理,所以任何其他方法都不会阻塞它,它也不会阻塞任何其他方法,不管那些方法是否进行了同步处理。
4、synchronized代码块(1)synchronized 方法的主要缺陷在若将一个大的方法声明为synchronized 将会大大影响效率,典型地,若将线程类的方法run() 声明为 synchronized ,由于在线程的整个生命期内它一直在运行,因此将导致它对本类任何 synchronized 方法的调用都永远不会成功。
当然我们可以通过将访问类成员变量的代码放到专门的方法中,将其声明为synchronized方法,然后在主方法中调用该synchronized方法来解决这一问题,但是 Java 为我们提供了更好的解决办法,那就是 synchronized 块。
(2)通过 synchronized关键字来声明synchronized 块synchronized(syncObject){//允许访问控制的代码}synchronized 块是这样一个代码块,其中的代码必须获得对象 syncObject (同步对象,可以是类实例或类)的锁方能执行。
由于synchronized 块可以针对任意的代码块,且可任意指定上锁的对象,故灵活性较高。
5、线程互斥的实例(1)功能需求现在有一个线程“一次性”地产生0-19共20个数据,数据由Vecvtor 存储(共享数据),另一个线程也需要“一次性”输出Vector 中的数据。
(2)添加SynchronizedThread类package com.px1987.multithread;import java.util.Vector;public class SynchronizedThread extends Thread {private Vector oneVector=null; //它代表共享数据public SynchronizedThread() {oneVector=new Vector();}// public void storeData()// public synchronized void storeData(){public void storeData(){ // synchronized(oneVector)synchronized(this){//也可以对语句块进行synchronized限定,对本例而言,其效果相同for(int i=0;i<20;i++){oneVector.addElement(new Integer(i));String threadName=Thread.currentThread().getName();System.out.println(threadName+": "+i);}}}//public void getData()//public synchronized void getData(){public void getData(){ // synchronized(oneVector)synchronized(this){//也可以对语句块进行synchronized限定,对本例而言,其效果相同for(int i=0;i<oneVector.size();i++){String threadName=Thread.currentThread().getName();int j=((Integer)oneVector.elementAt(i)).intValue();System.out.println(threadName+": "+j);}}}public void run(){Thread currentThread=Thread.currentThread();if(currentThread.getName().equals("thread1")){storeData();}else if(currentThread.getName().equals("thread2")){getData();}else{getData();}}public void start(){Thread firstThread=new Thread(this,"thread1");firstThread.start();Thread secondThread=new Thread(this,"thread2");secondThread.start();Thread thirdThread=new Thread(this,"thread3");thirdThread.start();}public static void main(String[] args) {SynchronizedThread oneSynchronizedThread=new SynchronizedThread();oneSynchronizedThread.start();}}(3)执行的结果有synchronized关键字时的执行结果请见如下左图,而如果将两个方法中的synchronized除掉,那么得到结果请见右图。
当采用线程互斥的技术时,由于实现了排它性,这样使得数据访问能够按照某种次序进行---当存储数据的线程完成全部数据的存储后,获取数据的线程才开始读取数据;而没有考虑线程互斥的技术时,两个线程可能会并行执行,这样将使得数据访问加工出现无序状态。