初探Java多线程

Posted 2020-09-30 迷失的小菜包

多线程是由Java提出的概念，那么什么是线程呢？这里会涉及到几个名字听着很类似的东西：程序、线程、进程。

程序：存储在磁盘上的一系列的文件，包括可执行文件和不可执行文件。

进程：在内存中，每一个程序都会开启一个进程。

线程：线程是进程的最小执行单元，线程在寄存器中，每一个线程需要消耗一定的cpu资源和512k到1M的内存资源。

多线程：也就是同一个程序中开启多个线程就是多线程。

使用多线程有什么样的优势呢？我们都知道在Java中，代码是一句一句地往下执行的，上面的代码没有执行完毕，下面的另一段代码就必须要等到上面的执行完毕，它才能够执行。如果有程序要求必须在同一时间执行不同的代码的话，单线程就显然无法满足要求了。另外由于多线程是几个线程一同执行，所以可以大大的缩短一些需要大量重复执行的代码的执行时间，打个比方，有一斤米要知道它有多少粒，如果一个人去数的话，不知道要数到什么时候。但是如果多派几个人去数的话，就能够极大的提高效率，节约时间。现实生活是这个样子，程序的执行更加如此。试问如果一个程序要得出结果需要个半分钟，你还愿意去等吗？别说半分钟了，几秒钟都不一定想等。所以多线程的作用就在于此了。多线程能够提高程序的运行速度和执行效率，能够同时执行一段代码，完成单线程无法完成的事情。当然事情都是双面性的，线程有其优点，自然也会有缺陷。前面已经说过线程是要消耗CPU和内存资源的，CPU和内存的资源是有限的。假设这样的一种情况，有好几个线程都要使用CPU，这时应该怎么办呢（线程的异步）。解决方法当然有让先拿到CPU的a线程先执行，其他的线程等待，a线程执行完毕后，释放资源，然后其他的线程再次使用（线程的同步）。但是这样又会产生新的问题，如果a线程和b线程同时执行了，a线程需要等待b线程的资源释放才能够继续，而b线程同样需要a线程的资源释放才能够继续，这样就会陷入一个死回路中，谁也出不来（线程的死锁）。当然我们并不会因为线程有缺陷就不用它，正相反线程的优势是我们需要的，我们当然要用线程。

线程的使用有两种方法：

继承Thread类：Thread类实现了Runnable接口。常用的方法有：run()线程需要完成的事情放在run方法中；sleep()让线程休眠的方法，参数是毫秒数；start()启动线程的方法，然后start会执行run方法。

实现Runnable接口：run()线程需要完成的事情。

需要注意的是：Runnable接口中只有一个抽象的run()方法，它是没有启动线程的方法的，所以实现Runnable接口的类要想启动线程，必须要实例化一个Thread对象，通过调用Thread对象的start方法才能够正常的启动一个线程。不知道大家有没有这样的疑惑：那就是为什么需要调用start方法类启动一个线程，直接调用run方法不行吗？要解释这个问题还需要搞清楚一件事情：那就是如果一个程序没有使用线程，那么这个程序中会不会存在线程。看下面的代码：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("main方法执行了");
        System.out.println(Thread.currentThread());
    }
}

这段代码输出结果是这样的：

main方法执行了
Thread[main,5,main]

这说明了什么，只要我们程序中存在main方法，那么该程序必然会存在一个线程。也就是说Java的虚拟机会自动为main方法启动一个线程。在Java中的线程是由Java的虚拟机来调度的，我们自己是无法启动线程的，所以需要一个start方法来告诉虚拟机我们要启动一个线程。换句话说，直接调用run方法，就是直接调用了run方法而已，是并没有启动线程的。

下面举一个多线程的例子：

package com.cbs;

import java.awt.Color;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.RenderingHints;
import java.util.Random;

import javax.swing.JFrame;
/**
 * 线程类，画小球
 * @author CBS
 */
public class ThreadDemo extends Thread {

    private Graphics g;
    private JFrame frame = null;

    public ThreadDemo() {

    }

    public Graphics getG() {
        return g;
    }

    public void setG(Graphics g) {
        this.g = g;
    }

    public JFrame getFrame() {
        return frame;
    }

    public void setFrame(JFrame frame) {
        this.frame = frame;
    }

    public ThreadDemo(JFrame frame, Graphics g) {
        this.frame = frame;
        this.g = g;
        System.out.println(frame);
    }

    Random r = new Random();
    //随机颜色
    Color color = new Color(r.nextInt(255), r.nextInt(255), r.nextInt(255));

    public void run() {
        Graphics2D g2d = (Graphics2D) g;
//        g2d.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING,
//                RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
//        
        int speedx = 3;//小球的移动速度
        int speedy = 3;
        int x = r.nextInt(frame.getWidth());
        int y = r.nextInt(frame.getHeight());
        while (true) {
            if (x < frame.getWidth() && y < frame.getHeight()) {
                g2d.setColor(Color.WHITE);
                g2d.fillOval(x, y, 30, 30);
                x += speedx;
                y += speedy;
                //判断是否碰到边界，如果是把小球反弹。
                if (x > frame.getWidth()-20 && speedx > 0) {
                    speedx = -speedx;
                } else if (x < 10 && speedx < 0)
                    speedx = -speedx;
                if (y >frame.getHeight()-20 && speedy > 0)
                    speedy = -speedy;
                else if (y < 30 && speedy < 0)
                    speedy = -speedy;

                g2d.setColor(Color.GREEN);
                g2d.fillOval(x, y, 30, 30);
            }
            try {
                //线程休眠
                this.sleep(30);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }

}

package com.cbs;
/**
 * 主类，用来初始化一个界面
 */

import java.awt.Color;
import java.awt.Graphics;
import java.util.Random;

import javax.swing.JFrame;

public class Draw  {
    
    public static void main(String[] args) {
        Draw d=new Draw();
        d.showUI();
    }
    
    public void showUI(){
        JFrame jf=new JFrame();
        jf.setTitle("Moving Point");
        jf.setSize(500,500);
        jf.setDefaultCloseOperation(3);
        jf.setLocationRelativeTo(null);
        jf.getContentPane().setBackground(Color.WHITE);
        
        
        jf.setVisible(true);
        
        
        Graphics g=jf.getGraphics();
        
        Random r=new Random();
        //随机启动多个线程
        for(int i=0;i<=r.nextInt(10);i++){
            ThreadDemo t=new ThreadDemo();
            t.setFrame(jf);
            t.setG(g);
            t.start();
        }
    }
    
}

View Code

运行后就是几个球在界面上到处乱撞。

ps:有点小bug ，我还不懂怎么回事。