java中多线程并发并行线程与进程线程调度创建线程的方式

Posted 2023-02-09 苦海123

多线程：

多线程比单线程快，前面简单介绍过：集合如果是不安全的，那么它就是多线程的，了解多线程之前，先了解什么是并发和并行。

并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生。

并行：指两个或多个事件在同一时刻发生，这里强调同一时刻，并行的速度快于并发。

线程与进程：

进程：指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的空间，一个应用程序可以同时运行多个进程，进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个程序从创建到运行再到消亡的过程。

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，这个应用程序可以称为多线程程序。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。

CPU:计算机中央处理器，可以对数据进行计算，指挥计算机中软件和硬件工作。

线程调度：

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。

抢占调度：优选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执行，java使用的是抢占式调度。

创建线程类：

主线程：执行主方法（main）的线程被称作主线程。

单线程实现一个业务：

// 主线程：执行主方法（mian）的线程
// java默认是单线程的，从mian方法中开始，从上到下依次执行。
public class MainClass 
    public static void main(String[] args) 
        // 创建第一个对象：
        Person p1 = new Person("小明");
        p1.consoleHandle();

        // 创建第二个对象：
        Person p2 = new Person("小红");
        p2.consoleHandle();

        // 执行此程序，可以看到到上面部分从上到下依次执行：
        // 小明--0
        // 小明--1
        // 小红--0
        // 小红--1
        
        System.out.println(1 / 0); // 执行完上面的代码后，从这里开始报错Exception in thread "main"单线程程序中，抛出异常后，后面的代码将不能在执行，多线程的话可以将多个业务放到不同的线程中去，这样即使一个线程中抛出了异常，另一个线程也不会被影响到。
        System.out.println(5);
    

创建一个多线程程序 ：

在lang包下有一个Thread类，代表线程，用来描述多个线程。java中创建线程有两种方式。

方式一：将类声明为Thread的子类，该子类应该重写Thread的run方法，，如：

定义一个多线程的类：

// 创建线程的第一种方式：创建Thread子类：
// 想要实现多线程，就要继承Thread类，其步骤：1.创建一个Thread子类、2.在该子类中重写run方法，设置线程任务（该线程要做什么）3.创建该类的实例对象 4.调用该实例的start方法开启新的线程（调用start方法会开辟新的线程，虚拟调用该线程的run方法）
// run执行的结果是两个线程并发的运行，当前线程（main线程，从调用返回给start方法）和另一个线程（创建的新线程，执行其run方法）
// start方法，一个线程只能调用一次，多次启动一个线程是非法的，特别是当线程已经结束执行后，不能再重新启动。

// 1.创建一个Thread的子类：
public class OneThreadClass extends Thread 
    // 2.重写run方法
    @Override
    public void run () 
        // run方法里面用来设置任务，这里还是以循环为例：
        for (int i = 0; i < 2; i++) 
            System.out.println("run1--" + i);
        
    ;

实例化一个多线的类：

public class TestOneThreadClass 
    public static void main(String[] args) 
        // 3.创建一个多线程类的实例：
        OneThreadClass ot = new OneThreadClass();
        // 4.调用该实例的start方法（start方法继承于Thread类）让其调用run方法来执行任务：
        ot.start();

        // 主线程也执行for
        for (int i = 0; i < 2; i++) 
            System.out.println("main--" + i);
        

        // 打印到控制台的结果如下：可以看到此时程序不是从上到下依次执行了，原因是这里是个多线程的，多个线程抢占cpu执行，同一优先级随机选择一个线程执行
        // main--0
        // run1--0
        // main--1
        // run1--1
    

程序执行图：

内存图：

Thread类的常用方法：

创建一个继承Thread的类：

public class MyThread extends Thread 
    public MyThread() 
    

    // 4.修改线程名称还有一种方式就是通过构造方法调用super将名称传给super,注意重载格式是(String name)这个,如：
    public MyThread(String name) 
        super(name);
    

    @Override
    public void run () 
        // 1.Thread类的getName可以获取到线程的名称：
        String nm = getName();
        System.out.println(nm); // Thread-0, 每创建一个线程，并执行start方法后，会新增一个后面索引增加1的新线程

        // 2.Thread类的currentThread返回当前正在执行的线程对象的索引:
        System.out.println(Thread.currentThread()); // Thread[Thread-1,5,main] 和 Thread[Thread-0,5,main] Thread[线程001,5,main] Thread[线程003,5,main]
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()); // Thread-0 和 Thread-1 线程001 线程003
    ;

使用继承了Thread类的类：

public class UseMyThread 
    public static void main(String[] args) 
        MyThread mt = new MyThread();
        mt.start();

        new MyThread().start();

        // 3.Thread类的setName(String name)设置线程的名字:
        MyThread mt2 = new MyThread();
        mt2.setName("线程001");
        mt2.start();

        // 4-2：对构造方法直接修改名称的测试：
        MyThread mt3= new MyThread("线程003");
        mt3.start();

        // 5.Thread的sleep(mills)方法，让线程休眠n毫秒后继续执行，如：正常一个循环会很快的执行完，此时用sleep给它休眠5000毫秒执行，就可以看到每各5秒钟打印一次：
        for (int i = 0; i < 10; i++) 
            System.out.println(i);
            try 
                // 本身会报异常，使用try/catch处理下即可
                Thread.sleep(5000);
             catch (InterruptedException e) 
                throw new RuntimeException(e);
            
        
    

创建多线程的第二种方式（推荐方式）：

继承Runnable接口实现类：

// 1.创建一个Runnable接口的实现类
public class RunnableTmplClass implements Runnable 
    // 2.在实现类中重写Runnbale接口的run方法，设置线程任务
    @Override
    public void run() 
        for (int i = 0; i < 5; i++) 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--" + i);
        
    

测试第二种方式实现多线程：

// 创建多线程的第二种方式：实现Runnable接口：
// Runnable接口应该由那些打算通过某一线程执行某实例的类来实现，类必须定义一个称为run的无参数方法。
// 实现步骤： 1.创建一个Runnable接口的实现类 2.在实现类中重写Runnbale接口的run方法，设置线程任务 3.创建一个Runnable接口的实现类对象 4.创建Thread类对象，构造方法中传递Runnable接口实现类对象 5.调用Thread类中的start方法，开启新的线程执行run方法
public class TwoThreadClass 
    public static void main(String[] args) 
        // 3.创建一个Runnable接口的实现类对象
        RunnableTmplClass rt = new RunnableTmplClass();
        // 4.创建Thread类对象，构造方法中传递Runnable接口实现类对象
        Thread td = new Thread(rt);
        // 5.调用Thread类中的start方法，开启新的线程执行run方法
        td.start();
        for (int i = 0; i < 5; i++) 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--" + i);
        
    

前两种创建线程方式之间的区别：

1.实现Runnable接口创建多线程：

避免了单继承的局限性（一个类只能继承一个父类，如果类继承了Thread类后就无法再继承其他类了），但是实现了Runnable接口后还可以继承其他类，实现其他的接口。

2.增强了程序的扩展性，降低了程序的耦合性(解耦，实现Runnable接口的方式，把设置线程任务和开启新线程进行了分离，可以实现多个Runnable接口实现类并设置run方法任务，给Thread类创建对象使用)。

匿名内部类方法实现线程的创建：

// 匿名内部类方式实现线程的创建
// 匿名内部类的作用：简化代码，把子类继承父类，重写父类的方法，创建子类对象合在一起完成，把实现类实现接口，重写接口中的方法，创建实现类对象合成一步完成
// 匿名内部类的最终产物：子类、实现类对象，这个类没有名字
// 格式：new 父类/接口()重复父类/接口中的方法
public class ThreeThreadClass 
    public static void main(String[] args) 
       // 线程的父类是Thread
        new Thread()
            @Override
            public void run()
                for (int i = 0; i < 5; i++) 
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----" + i);
                
            ;
        .start();
    

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笔者：苦海