线程和并发--基础

Posted 2021-01-07 tfper

概述

并发和并行是即相似又有区别：

• 并行：指两个或多个事件在同一时刻发生；
• 并发：指两个或多个事件在同一时间段内发生。
  
  进程是指一个内存中运行中的应用程序。每个进程都有自己独立的一块内存空间，一个应用程序可以同时启动多个进程。比如在Windows系统中，一个运行的abc.exe就是一个进程。
  那么我们此时就可以处理同时玩游戏和听音乐的问题了，我们可以设计成两个程序，一个专门负责玩游戏，一个专门负责听音乐。
  但是问题来了，要是要设计一个植物大战僵尸游戏，我得开N个进程才能完成多个功能，这样的设计显然是不合理的。
  更何况大多数操作系统都不需要一个进程访问其他进程的内存空间，也就是说进程之间的通信很不方便。
  此时我们得引入“线程”这门技术，来解决这个问题。

线程是指进程中的一个执行任务(控制单元)，一个进程可以同时并发运行多个线程，如：多线程下载软件。
一个进程至少有一个线程，为了提高效率，可以在一个进程中开启多个执行任务,即多线程。
多进程：操作系统中同时运行的多个程序。
多线程：在同一个进程中同时运行的多个任务。
我们查看Windows环境下的任务管理器：
在操作系统中允许多个任务，每一个任务就是一个进程，每一个进程也可以同时执行多个任务，每一个任务就是线程。

多线程作为一种多任务、并发的工作方式，当然有其存在优势：

• 进程之前不能共享内存，而线程之间共享内存(堆内存)则很简单。
• 系统创建进程时需要为该进程重新分配系统资源,创建线程则代价小很多,因此实现多任务并发时,多线程效率更高.
• Java语言本身内置多线程功能的支持,而不是单纯第作为底层系统的调度方式,从而简化了多线程编程.

用java语言创建进程

import java.io.IOException;
//如何用java语言开启一个进程
public class ProcessDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        //方式一：使用Runtime的exec方法
        Runtime.getRuntime().exec("notepad");
        //方式二：使用ProcessBuilder类中的start方法
        ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("notepad");
        pb.start();
    }
}

创建和启动线程

方式一：继承Thread类

1. 自定义类继承于Thread类，那么该自定义类就是线程类；

2．覆写run方法，将线程运行的代码存放在run中；

3．创建自定义类的对象，即线程对象；

4．调用线程对象的start方法，启动线程。

package thread_create;
//继承方式 创建和启动线程
class MusicThread extends Thread{      //MusicThread是线程子类
    public void run() {               //子类必须重写run()方法
        for(int i = 0 ;i < 50;i++)
        {
            System.out.println("听音乐"+i);
        }
    }
    
}
public class ExtendsThreadDemo {
    public static void main(String[] args){
        for(int i = 0 ;i < 50;i++)
        {
            System.out.println("玩游戏"+i);
            if( i == 10){
                MusicThread t = new MusicThread();  //创建线程子类的实例
                t.start(); //底层也调用了run();  启动线程
            }
        }
            
    }
}

方式二：实现Runnable接口

1．自定义类实现Runnable接口；

2．覆写run方法，线程运行的代码存放在run中；

3．通过Thread类创建线程对象，并将实现了Runnable接口的实现类对象作为参数传递给Thread类的构造器。

4．Thread类对象调用start方法，启动线程。

class MusicRunnable implements java.lang.Runnable{         //注意MusicRunnable类不是线程类或者线程子类
    public void run() {                                    //接口的实现必须覆盖方法。               
        for(int i = 0 ;i < 50;i++)
        {
            System.out.println("听音乐"+i);
        }
    }
}
public class ImplementsRunnableDemo {
    public static void main(String[] args){
        for(int i = 0 ;i < 50;i++)
        {
            System.out.println("玩游戏"+i);
            if( i == 10){
                Runnable t = new MusicRunnable();        //启动线程必须用线程类对象调用start();
                new Thread(t).start();             //类Thread的一个构造器中Thread(Runnable target)分配新的 Thread 对象。
            }
        }
    }
}

对比两种方法（吃苹果比赛）

1、继承Thread类

/**
 *  案例:存在50个苹果,现在有请三个童鞋(小A,小B,小C)上台表演吃苹果.
 *      因为A,B,C三个人可以同时吃苹果,此时得使用多线程技术来实现这个案例.
 *
 *       此处程序不合理,ABC每个线程都执行50次,即ABC每个人都吃一次编号50的苹果
 */
class Person extends Thread{
    private  int num= 50;
    Person(String name){
        super(name);
    }
    public void run() {
        for(int i = 0;i < 50;i++){
        if(num > 0) 
        System.out.println(super.getName()+"吃了第"+num--+"个苹果");
        }
    }   
}
//使用继承Thread的方式创建线程
public class ExtendsDemo {
    public static void main(String[] args){
        Person p1 = new Person("A");
        p1.start();
        Person p2 = new Person("B");
        p2.start();
        Person p3 = new Person("C");
        p3.start();
    }
}

2、实现Runnable接口

class Apple implements Runnable{
    private int num = 50;
    public void run(){
        for(int i = 0; i< 50 ;i++){
            if(num > 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"吃了第"+num--+"个苹果");
            }//Thread.currentThread()   返回对当前正在执行的线程对象的引用。
        }
    }
}
//使用实现Runnable接口的方式，这种方法可以解决此问题
public class ImplementsDemo {
    public static void main(String[] args){
        Runnable r = new Apple();
        new Thread(r,"A").start();
        new Thread(r,"B").start();
        new Thread(r,"C").start();
    }
}

对比

继承方式：

• java中类是单继承的，如果继承了Thread，该类就不能再有其他的直接父类
• 从操作上分析，继承方式更简单，获取线程的名字也简单（操作上，简单）
• 从多线程共享一个资源上分析，继承方式不能做到

实现方式

• java中类可以实现接口，此时该类还可以继承其他类，并且可以实现接口（设计上，更优雅）
• 从操作上分析，实现方式稍微复杂点，获取线程的名字比较复杂，得使用currentThread()获取当前线程的引用。
• 从多线程共享一个资源上分析，实现方式可以做到。