java线程

Posted 2020-10-28 charmtool.cn

                                java多线程

1 多线程相关概念

学习多线程之前，我们先要了解几个关于多线程有关的概念。

  进程：进程指正在运行的程序。确切的来说，当一个程序进入内存运行，即变成一个进程，进程是处于运行过程中的程序，并且具有一定独立功能。

   线程：线程是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。

简而言之：一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中可以包含多个线程。

    什么是多线程呢？

即就是一个程序中有多个线程在同时执行。（这里的同时执行是相对于人来讲的，其实对于CPU来说，它还是根据时间片来顺序执行每个任务。）

比如：迅雷程序运行之后，迅雷就是一个进程，它里面的下载任务就是一个又一个的线程。

2 程序运行原理

l 分时调度

所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间。

l 抢占式调度

优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。

抢占式调度详解

大部分操作系统都支持多进程并发运行，现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如：现在我们上课一边使用编辑器，一边使用录屏软件，同时还开着画图板，dos窗口等软件。此时，这些程序是在同时运行，”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。

实际上，CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而言，某个时刻，只能执行一个线程，而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快，看上去就是在同一时刻运行。

其实，多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能够提高程序运行效率，让CPU的使用率更高。

3 主线程

当Java程序启动时，一个线程立刻运行，该线程通常叫做程序的主线程（main thread），因为它是程序开始时就执行的。主线程的重要性体现在两方面：
它是产生其他子线程的线程；
通常它必须最后完成执行，因为它执行各种关闭动作。

虚拟机并会从main方法开始执行我们的程序代码，一直把main方法的代码执行结束.这个线程就是主线程

4 引入多线程编程

 

有如下场景：小王和老王2个人干活，他们两个人做的内容不相干，也互不影响，但是小王在干活的时候无意中睡着了。那么理论上小王睡不睡，是无法影响到老王的任务进度的。

在没有使用多线程的情况下，用代码模拟：

package 线程; class Person {     String name;     Person(String name) {         this.name = name;     }     void sleep(){           try {               Thread.sleep(1000);           } catch (InterruptedException e) {               e.printStackTrace();           }      }       void work() {           System.out.println( name+"做完任务 " );       } } public  class ThreadDemo {     public static void main(String[] args) {                     Person xiaowang = new Person("小王");         Person laowang = new Person("老王");         xiaowang.sleep();          xiaowang.work();         laowang.work();      } }

这显然与正常情况下的结果不符合，不管小王是否睡着了，老王该干完活了么，是不受到小王睡觉的影响的。

这里如果我们使用Java的多线程编程就可以实现，小王的睡觉不影响老王干活的进度的。

用代码模拟

package 线程; class Person {     String name;     Person(String name) {         this.name = name;     }     void sleep(){          try {              Thread.sleep(1000);          } catch (InterruptedException e) {              e.printStackTrace();          }      }      void work() {          System.out.println( name+"做完任务 " );      } } public  class ThreadDemo {     public static void main(String[] args) {                        Person xiaowang = new Person("小王");         Person laowang = new Person("老王");         new Thread(new Runnable() {                           @Override              public void run() {                  xiaowang.sleep();                  xiaowang.work();              }          }).start();          new Thread(new Runnable() {                           @Override              public void run() {                  laowang.work();              }          }).start();       } }

 

5  Thread类

该如何创建线程呢？Thread是程序中的执行线程。Java 虚拟机允许应用程序并发地运行多个执行线程。

创建新执行线程有两种方法。

l 一种方法是将类声明为 Thread 的子类。该子类应重写 Thread 类的 run 方法。创建对象，开启线程。run方法相当于其他线程的main方法。

l 另一种方法是声明一个实现 Runnable 接口的类。该类然后实现 run 方法。然后创建Runnable的子类对象，传入到某个线程的构造方法中，开启线程。

5.1 创建线程方式----继承Thread类

创建线程的步骤：

1 定义一个类继承Thread。

2 重写run方法。

3 创建子类对象，就是创建线程对象。

4 调用start方法，开启线程并让线程执行，同时还会告诉jvm去调用run方法。

自定义线程类

class MyThread extends Thread {

    // 定义指定线程名称的构造方法

    public MyThread(String name) {

        // 调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称

        super(name);

    }

    /**
      *
      * 重写run方法，完成该线程执行的逻辑
      *
      */

    @Override

    public void run() {

        for (int i = 0; i < 10; i++) {

            System.out.println(getName() + "：正在执行！");

        }

    }

}

线程对象调用 run方法和调用start方法区别？

线程对象调用run方法不开启线程。仅是对象调用方法。线程对象调用start开启线程，并让jvm调用run方法在开启的线程中执行。

继承Thread类原理

   我们为什么要继承Thread类，并调用其的start方法才能开启线程呢？

继承Thread类：因为Thread类用来描述线程，具备线程应该有功能。那为什么不直接创建Thread类的对象呢？如下代码：

Thread t1 = new Thread();

t1.start();//这样做没有错，但是该start调用的是Thread类中的run方法，而这个run方法没有做什么事情，更重要的是这个run方法中并没有定义我们需要让线程执行的代码。

创建线程的目的是什么？

是为了建立程序单独的执行路径，让多部分代码实现同时执行。也就是说线程创建并执行需要给定线程要执行的任务。

对于之前所讲的主线程，它的任务定义在main函数中。自定义线程需要执行的任务都定义在run方法中。

Thread类run方法中的任务并不是我们所需要的，只有重写这个run方法。既然Thread类已经定义了线程任务的编写位置（run方法），那么只要在编写位置（run方法）中定义任务代码即可。所以进行了重写run方法动作。

 多线程的内存图解

多线程执行时，到底在内存中是如何运行的呢？

以上个程序为例，进行图解说明：

  多线程执行时，在栈内存中，其实每一个执行线程都有一片自己所属的栈内存空间。进行方法的压栈和弹栈。

当执行线程的任务结束了，线程自动在栈内存中释放了。但是当所有的执行线程都结束了，那么进程就结束了。

 获取线程名称

开启的线程都会有自己的独立运行栈内存，那么这些运行的线程的名字是什么呢？

l Thread.currentThread()获取当前线程对象

l Thread.currentThread().getName();获取当前线程对象的名称

public class ExtendsThread extends Thread{     @Override     public void run() {         // TODO Auto-generated method stub         super.run();         System.out.println("洗刷刷！"+Thread.currentThread().getName());     }         public static void main(String[] args) {         ExtendsThread e = new ExtendsThread();         ExtendsThread e2 = new ExtendsThread();         ExtendsThread e3 = new ExtendsThread();         e.start();         e2.start();         e3.start();     } }

可以看到结果为：

洗刷刷！Thread-1
洗刷刷！Thread-0
洗刷刷！Thread-2

他们是各自执行各自的任务，互相不收到影响。

进行多线程编程时，不要忘记了Java程序运行是从主线程开始，main方法就是主线程的线程执行内容。

5.2 创建线程方式----实现Runnable接口

创建线程的另一种方法是声明实现 Runnable 接口的类。该类然后实现 run 方法。然后创建Runnable的子类对象，传入到某个线程的构造方法中，开启线程。

创建线程的步骤。

1、定义类实现Runnable接口。

2、覆盖接口中的run方法。。

3、创建Thread类的对象

4、将Runnable接口的子类对象作为参数传递给Thread类的构造函数。

5、调用Thread类的start方法开启线程。

l 代码演示：

public class ImplementsRunnable implements Runnable {

    @Override
     public void run() {
         System.out.println("洗刷刷！" + Thread.currentThread().getName());
     }

    public static void main(String[] args) {
         ImplementsRunnable i = new ImplementsRunnable();
         ImplementsRunnable i2 = new ImplementsRunnable();
         ImplementsRunnable i3 = new ImplementsRunnable();
        
         new Thread(i).start();
         new Thread(i2).start();
         new Thread(i3).start();
     }
}

执行结果为：

洗刷刷！Thread-2
洗刷刷！Thread-1
洗刷刷！Thread-0

实现Runnable的原理

为什么需要定一个类去实现Runnable接口呢？继承Thread类和实现Runnable接口有啥区别呢？

实现Runnable接口，避免了继承Thread类的单继承局限性。覆盖Runnable接口中的run方法，将线程任务代码定义到run方法中。

创建Thread类的对象，只有创建Thread类的对象才可以创建线程。线程任务已被封装到Runnable接口的run方法中，而这个run方法所属于Runnable接口的子类对象，所以将这个子类对象作为参数传递给Thread的构造函数，这样，线程对象创建时就可以明确要运行的线程的任务。

实现Runnable的好处

第二种方式实现Runnable接口避免了单继承的局限性，所以较为常用。实现Runnable接口的方式，更加的符合面向对象，线程分为两部分，一部分线程对象，一部分线程任务。继承Thread类，线程对象和线程任务耦合在一起。一旦创建Thread类的子类对象，既是线程对象，有又有线程任务。实现runnable接口，将线程任务单独分离出来封装成对象，类型就是Runnable接口类型。Runnable接口对线程对象和线程任务进行解耦。

6 线程的匿名内部类使用

使用线程的内匿名内部类方式，可以方便的实现每个线程执行不同的线程任务操作。

l 方式1：创建线程对象时，直接重写Thread类中的run方法

new Thread() {
     public void run() {
         System.out.println("Thread类 匿名内部类实现方法");
     }
}.start();

l 方式2：使用匿名内部类的方式实现Runnable接口，重新Runnable接口中的run方法

new Thread(new Runnable() {
    
     @Override
     public void run() {
         System.out.println("Runnable接口 匿名内部类实现方法");
     }
}).start();

 

8 知识点总结

l 创建线程的方式

l 方式1，继承Thread线程类

l 步骤

1， 自定义类继承Thread类

2， 在自定义类中重写Thread类的run方法

3， 创建自定义类对象(线程对象)

4， 调用start方法，启动线程，通过JVM，调用线程中的run方法

l 方式2，实现Runnable接口

l 步骤

1， 创建线程任务类 实现Runnable接口

2， 在线程任务类中 重写接口中的run方法

3， 创建线程任务类对象

4， 创建线程对象，把线程任务类对象作为Thread类构造方法的参数使用

5， 调用start方法，启动线程，通过JVM，调用线程任务类中的run方法