多线程基础概念与认识

Posted 2021-06-26 烟锁迷城

1、进程与线程

1.1、进程

进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。线程是进程的最小单位，一个进程有多个线程组成，它至少包含一个线程。

1. 对于单核CPU而言，多线程就是不断分配时间片来切换线程。
2. 对于多核CPU而言，多线程就是多核心并行执行，每一个核心处理一个线程。

1.2、线程

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

1. 在多核CPU中，利用多线程可以实现真正意义上的并行执行
2. 在一个应用进程中，会存在多个同时执行的任务，如果其中一个任务被阻塞，将会引起不依赖该任务的任务也被阻塞，通过对不同任务创建不同的线程去处理，可以提升程序处理的实时性。
3. 线程可以认为是轻量级的进程，所以线程的创建、销毁比进程更快

1.3、多线程

多线程可以有效的提升程序运行的效率，在JAVA中是一种非常常用的编程方法

1. 实现异步执行
2. 利用多CPU资源实现真正意义上的并行执行

1.4、应用场景

多线程应用场景

1. 使用多线程实现文件下载
2. 后台任务，如发送邮件，短信
3. 异步处理，如日志记录
4. 多步骤的任务处理，可根据步骤特征选用不同个数和特征的线程来协作处理，多任务的分割，由一个主线程分割给多个线程完成

2、具体实现

2.1、thread类

线程可以通过继承thread类，重写run方法，用start方法来进行调用。

public class ThreadDemo extends Thread{

    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("thread show");
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadDemo threadDemo = new ThreadDemo();
        threadDemo.start();
        System.out.println("main show");
    }
}

2.1、runnable接口

实现Runnable接口后，重写run方法，用tread类的start方法进行调用

public class RunnableDemo implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("thread show");
    }

    public static void main(String[] args) {
        RunnableDemo runnableDemo = new RunnableDemo();
        new Thread(runnableDemo).start();
        System.out.println("main show");
    }
}

2.3、Callable接口

实现Callable接口，重写call方法，可以实现有返回值的线程，但是要注意，这里future的get方法是阻塞的，因为需要返回值。

import java.util.concurrent.*;

public class CallableDemo implements Callable<String> {

    @Override
    public String call() throws Exception {
        Thread.sleep(2000);
        return "callable show";
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
        CallableDemo callableDemo = new CallableDemo();
        Future<String> future = executorService.submit(callableDemo);
        System.out.println(future.get());
        System.out.println("main show");
    }
}

3、生命周期

java线程有六种状态，分别是new（创建），runnable（运行）,time_waiting（超时等待）,waiting（等待）,blocked（阻塞）,terminated（死亡）。
系统线程的五种状态，分别是新生，就绪（ready），运行（running），等待（waiting），死亡。

1. 一个线程先被创建，然后进入运行（分为就绪，运行两种）状态
2. 加锁（synchronized修饰）会进入阻塞状态
3. 使用不带等待时间的等待函数sleep(0)，wait()，join()，LockSupport.park()会进入等待状态
4. 使用加入唤醒时间的等待函数sleep(time)，wait(time)，join(time)，LockSupport.parkUntil(time)会进入超时等待状态
5. notify()，notifyall()，LockSupport.unpark()可以唤醒沉睡中的线程，使之进入运行（分为就绪，运行两种）状态
6. run函数运行结束后，线程进入死亡状态。