并发编程系列教程(01) - 多线程基础

简介: 并发编程系列教程(01) - 多线程基础

代码已上传到我的Github,有兴趣的同学可以下载来看看:

https://github.com/ylw-github/Java-ThreadDemo.git

1. 线程与进程的区别

进程是所有线程的集合,每一个线程是进程中的一条执行路径。

2. 为什么使用多线程

主要能体现到多线程提高程序效率。

3. 多线程应用场景

举例: 迅雷多线程下载、数据库连接池、分批发送短信等。

4.多线程的创建方式

4.1 第一种继承Thread类 重写run方法
package com.ylw.thread;
public class ExtendThreadDemo {
    public static class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            super.run();
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("i - >"+ 0);
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        System.out.println("线程开始 ----->");
        myThread.start();
        System.out.println("线程结束 ----->");
    }
}

运行结果:

调用了start()方法,我们发现代码并没有从上往下执行,而是有一条新的执行分支。

4.2 第二种实现Runnable接口,重写run方法
package com.ylw.thread;
public class ImplRunnableDemo {
    public static class MyRunnable implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("i - >"+ 0);
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("线程开始 ----->");
        MyRunnable myThread = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(myThread);
        thread.start();
        System.out.println("线程结束 ----->");
    }
}

运行结果同上

4.3 第三种使用匿名内部类方式
package com.ylw.thread;
public class InnerClassDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("线程开始 ----->");
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    System.out.println("i - >" + 0);
                }
            }
        });
        thread.start();
        System.out.println("线程结束 ----->");
    }
}
运行结果同上
问题:使用继承Thread类还是使用实现Runnable接口好?

使用实现实现Runnable接口好,原因实现了接口还可以继续继承,继承了类不能再继承。

问题:启动线程是使用调用start方法还是run方法?

开始执行线程 注意 开启线程不是调用run方法,而是start方法

调用run只是使用实例调用方法。

5. 线程相关API

常用线程对象及名称:

方法 解析
start() 启动线程
currentThread() 获取当前线程对象
getID() 获取当前线程ID Thread-编号 该编号从0开始
getName() 获取当前线程名称
sleep(long mill) 休眠线程
Stop() 停止线程

常用线程构造函数:

方法 解析
Thread() 分配一个新的 Thread 对象
Thread(String name) 分配一个新的 Thread对象,具有指定的 name正如其名。
Thread(Runable r) 分配一个新的 Thread对象
Thread(Runable r, String name) 分配一个新的 Thread对象

6. 守护线程

Java中有两种线程,一种是用户线程,一种是守护线程

  • 用户线程:是指用户自定义创建的线程,主线程停止,用户线程不会停止。
  • 守护线程:当进程不存在或者主线程停止,守护线程也会停止。

使用setDaemon(true)方法设置为守护线程。

public class DaemonThread {
    public static class ChildThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            super.run();
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("I am ChildThread ...... ");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        ChildThread childThread = new ChildThread();
        childThread.setDaemon(true);//set true or false
        childThread.start();
        try {
            Thread.sleep(100);
            System.out.println("I am MainThread ...... ");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("MainThread End .... " );
    }
}

如果setDaemon为true,子线程将不执行,运行结果如下:

如果setDaemon为false,子线程将执行,运行结果如下:

7.多线程的运行状态

线程从创建、运行到结束总是处于下面五个状态之一:新建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态及死亡状态。

7.1 新建状态

当用new操作符创建一个线程时, 例如new Thread®,线程还没有开始运行,此时线程处在新建状态。 当一个线程处于新生状态时,程序还没有开始运行线程中的代码。

7.2 就绪状态

一个新创建的线程并不自动开始运行,要执行线程,必须调用线程的start()方法。当线程对象调用start()方法即启动了线程,start()方法创建线程运行的系统资源,并调度线程运行run()方法。当start()方法返回后,线程就处于就绪状态。

处于就绪状态的线程并不一定立即运行run()方法,线程还必须同其他线程竞争CPU时间,只有获得CPU时间才可以运行线程。因为在单CPU的计算机系统中,不可能同时运行多个线程,一个时刻仅有一个线程处于运行状态。因此此时可能有多个线程处于就绪状态。对多个处于就绪状态的线程是由Java运行时系统的线程调度程序(thread scheduler)来调度的。

7.3 运行状态

当线程获得CPU时间后,它才进入运行状态,真正开始执行run()方法。

7.4 阻塞状态

线程运行过程中,可能由于各种原因进入阻塞状态:

  1. 线程通过调用sleep方法进入睡眠状态;
  2. 线程调用一个在I/O上被阻塞的操作,即该操作在输入输出操作完成之前不会返回到它的调用者;
  3. 线程试图得到一个锁,而该锁正被其他线程持有;
  4. 线程在等待某个触发条件;
7.5 死亡状态

有两个原因会导致线程死亡:

  1. run方法正常退出而自然死亡,
  2. 一个未捕获的异常终止了run方法而使线程猝死。

为了确定线程在当前是否存活着(就是要么是可运行的,要么是被阻塞了),需要使用isAlive方法。如果是可运行或被阻塞,这个方法返回true; 如果线程仍旧是new状态且不是可运行的, 或者线程死亡了,则返回false。

8. join方法的作用

当在主线程当中执行到t1.join()方法时,就认为主线程应该把执行权让给t1。

例如:创建一个线程,子线程执行完毕后,主线程才能执行

package com.ylw.thread;
public class JoinDemo {
    public static class JoinThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            super.run();
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                System.out.println("childThread --> "+i);
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        JoinThread joinThread = new JoinThread();
        joinThread.join();
        joinThread.start();
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            System.out.println("MainThread --> "+i);
        }
    }
}

运行结果:

优先级

现代操作系统基本采用时分的形式调度运行的线程,线程分配得到的时间片的多少决定了线程使用处理器资源的多少,也对应了线程优先级这个概念。在JAVA线程中,通过一个int priority来控制优先级,范围为1-10,其中10最高,默认值为5。下面是源码(基于1.8)中关于priority的一些量和方法。

package com.ylw.thread;
public class PriorityThread {
    public static class PriThread implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("i -> " + i);
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        PriThread runnable = new PriThread();
        Thread thread = new Thread(runnable);
        Thread thread1 = new Thread(runnable);
        thread.start();
        // 注意设置了优先级, 不代表每次都一定会被执行。 只是CPU调度会有限分配
        thread.setPriority(10);
        thread1.start();
    }
}
Yield方法

Thread.yield()方法的作用:暂停当前正在执行的线程,并执行其他线程。(可能没有效果)

yield()让当前正在运行的线程回到可运行状态,以允许具有相同优先级的其他线程获得运行的机会。因此,使用yield()的目的是让具有相同优先级的线程之间能够适当的轮换执行。但是,实际中无法保证yield()达到让步的目的,因为,让步的线程可能被线程调度程序再次选中。

结论:大多数情况下,yield()将导致线程从运行状态转到可运行状态,但有可能没有效果。

9. 例题

现在有T1、T2、T3三个线程,你怎样保证T2在T1执行完后执行,T3在T2执行完后执行

代码如下:

package com.ylw.thread;
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("I am Thread1");
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    thread1.join();
                    System.out.println("I am Thread2");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    thread2.join();
                    System.out.println("I am Thread3");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();
    }
}

10.面试题

1.进程与线程的区别?

答:进程是所有线程的集合,每一个线程是进程中的一条执行路径,线程只是一条执行路径。

2.为什么要用多线程?

答:提高程序效率

3.多线程创建方式?

答:继承Thread或Runnable 接口。

4.是继承Thread类好还是实现Runnable接口好?

答:Runnable接口好,因为实现了接口还可以继续继承。继承Thread类不能再继承。

5.你在哪里用到了多线程?

答:主要能体现到多线程提高程序效率。例如分批发送短信、迅雷多线程下载等。

总结

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