强哥说Java--Java多线程(一)

简介: 强哥说Java--Java多线程(一)

总目录



一、基本概念



1.程序

是为完成特点任务,用某种语言编写的一组指令的集合。即指静态的代码,静态对象


2.进程

进程是程序的一次执行过程,或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程,有它自身的产生、存在和消亡的过程 --生命周期


如:运行中的QQ,运行中的LOL


程序是静态的,进程是动态的


进程作为资源分配的单位,系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域


3.线程

进程可细分为线程,是一个程序内部的一条执行路径


若一个进程同一时间并行执行多个线程,就是支持多线程的


线程作为调度和执行的单位,每个线程用由独立的运行栈和程序计数器(pc),线程切换的开销小


一个进程中的多个线程共享相同的内存单位/内存地址空间》他们从同一堆中分配对象,可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资源可能会带来安全隐患


JVM虚拟机的内存结构


image.png


3.实例理解


image.png


上图是我的电脑运行的进程,这一个一个的软件(为完成特点任务用某种编写的一组指令的集合)正在运行就是进程(程序的一次执行过程),再比如我的IDEA可以打开多个窗口那就说IDEA是支持度线程的(程序内部的一条执行路径)


4.单核CPU和多核CPU的理解

单核CPU是一种假的多线程,在一个时间单元内,只能执行一个线程的任务,但是CPU运行的比较快,感觉不出来。


如果是多核的话,才能更好的发挥多线程的效率。(现在的服务 器都是多核的)


一个Java应用程序java.exe 其实至少有三个线程:main()主线程,gc()垃圾回收线程,异常处理线程


5.并行和并发

并行:多个CPU同时执行多个任务。比如:多个人同时做不同的事。

并发:一个CPU(采用时间片)同时执行多个任务。比如:双11秒杀、多个人做同一件事。


6.使用多线程的优点

1.提高应用程序的响应。对图像化界面更有意思,可增强用户体验


2.提高计算机系统CPU的利用率


3.改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程,犊里允许,利于理解和修改


7.何时需要多线程

程序需要同时执行两个或多个任务


程序需要实现- -些需要等待的任务时,如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等


需要一些后台运行的程序时


二、线程的创建和使用



Java语言的JVM允许程序运行多个线程,它通过java.lang.Thread类来体现。


1.Thread类的特性

每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的,经常把run()方法的主体称为线程体


通过该Thread对象的start()方法来启动这个线程,而非直接调用run()


2.Thread类

构造器

Thread():创建新的Thread对象


Thread(String threadname):创建线程并指定线程实例名


Thread(Runnable target):指定创建线程的目标对象,它实现了Runnable接口中的run方法


Thread(Runnable target, String name):创建新的Thread对象


3.API中创建线程的两种方式

JDK15之前创建新执行线程有两种方法:


继承Thread类的方式

实现Runnable接口的方式


方式一:继承Thread类

1)定义子类继承Thread类

2)子类中重写Thread类中的run方法。

3)创建Thread子类对象,即创建了线程对象。

4)调用线程对象start方法:启动线程,调用run方法。


package com.example.www.d4;
/**
 * @ClassName ThreadTest
 * @Description 多线程的实践
 * @Author Jack
 * @Date 2021/11/21 20:58
 * @Version 1.0
 */
/**
 * 多线程的创建:方式一:继承于Thread类
 * 1、创建一个继承Thread类的子类
 * 2、重写Tread类的run()方法 -->将此线程执行的操作声明在方法体中
 * 3、创建Thread类的子类的对象
 * 4、通过此对象调用start()
 * <p>
 * 实例:遍历100以内的所有偶数
 */
//1.创建一个继承Thread类的子类
class MyThread extends Thread {
    //2.重写run方法
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 101; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}
public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建Thread类的子类的对象
        MyThread t1 = new MyThread();
        //4.通过此对象调用start()
        t1.start();//导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。
        //问题一:我们不能通过调用run的方法启动线程
//        myThread.run(); //不会开启新的线程
        //问题二:再启动一个线程,遍历100以内的偶数,不可以让已经start()的线程去执行,会报illegalThread异常
        //我们需要重新创建一个线程的对象,也就是说重新创建一个Thread子类的对象
        MyThread t2 = new MyThread();
        t2.start();
        //如下操作仍是在main线程中执行
        for (int i = 0; i < 101; i++) {
            if (i % 2 != 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "" + "**********hello********");
            }
        }
    }
}


实现流传如下:


image.png


注意点

1.如果自己手动调用run()方法, 那么就只是普通方法,没有启动多线程模式。


2.run()方法 由JVM调,什么时候调用,执行的过程控制都有操作系统的CPU调度决定。


3.想要启动多线程,必须调用start方法。


4.一个线程对象只能调用一次start()方法启动,如果重复调用了,则将抛出以上的异常“lllgalThreadStateException”


方式二:实现Runnable接口

1)定义Runnable接口的实现类


2)重现接口的run方法


3)创建子类的对象


4)将子类对象传入Thread类的构造器中


5)通过Thread调用start方法开启线程,调用Runnable实现类中的run方法


package com.example.www.d4;
/**
 * @ClassName ThreadTest1
 * @Description 创建多线程的方式二:实现Runnable接口
 * 1.创建一个实现了Runnable接口的类
 * 2.实现类去实现Runnable中的抽象方法:run()
 * 3.创建实现类的对象
 * 4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中,创建Thread类的对象
 * 5.调用start()启动当前线程,调用当前线程的run()
 * @Author Jack
 * @Date 2021/11/22 7:27
 * @Version 1.0
 */
//1.创建实现类
class MyThread3 implements Runnable{
    //2.实现Runnable中的抽象方法
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
        }
    }
}
public class ThreadTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建实现类的对象
        MyThread3 t3 = new MyThread3();
        //4.将此对象作为参数传递到Thread的构造方法中
        Thread t = new Thread(t3);
        //5.通过Thread类的对象调用start 启动线程,调用当前线程的run-->调用了Runnable类型的target
        t.start();
    }
}


4.继承方式和实现方式的联系与区别

public class Thread extends Object implements Runnable


区别

➢继承Thread:线程代码存放Thread子类run方法中。

➢实现Runnable:线程代码存在接口的实现类的run方法。


实现方式的好处

➢避免了单继承的局限性

➢多个线程可以共享同一个接口实现类的对象,非常适合多个相同线程来处理同一份资源。


5.Thread类的有关方法

void start():启动线程,并执行对象的run()方法


run():线程在被调度时执行的操作


String getName():返回线程的名称


void setName(String name):设置该线程名称


static Thread currentThread():返回当前线程。在Thread子类中就是this,通常用于主线程和Runnable实现类


static void yield(): 线程让步


暂停当前正在执行的线程,把执行机会让给优先级相同或更高的线程


若队列中没有同优先级的线程,忽略此方法


**join()😗*当某个程序执行流中调用其他线程的join()方法时,调用线程将被阻塞,直到join()方法加入的join线程执行完为止


static void sleep(long millis): (指定时间:毫秒)


令当前活动线程在指定时间段内放弃对CPU控制,使其他线程有机会被执行,时间到后重排队。

抛出InterruptedException异常


stop():强制线程生命期结束,不推荐使用


boolean isAlive():返回boolean,判断线程是否还活着


Java的调度方法


同优先级线程组成先进先出队列(先到先服务),使用时间片策略

对高优先级,使用优先调度的抢占式策略


线程的优先级等级


MAX_ PRIORITY: 10

MIN_ PRIORITY: 1

NORM_ PRIORITY: 5


涉及的方法


getPriority() :返回线程优先值

setPriority(int newPriority) :改变线程的优先级


说明


线程创建时继承父线程的优先级

低优先级只是获得调度的概率低,并非一定是在高优先级线程之后才被调用


package com.example.www.d4;
/**
 * @ClassName ThreadMethodTest
 * @Description Thread的常用方法
 * 1.start():启动当前线程,调用当前线程的run()
 * 2.run():通常需要重写Thread类中的此方法,将创建线程要执行的操作写在里面
 * 3.currentThread:静态方法,返回当前代码的线程
 * 4.getName()获取当前线程的名词
 * 5.setName设置当前线程的名字
 * 6.yield():释放当前cpu执行权
 * 7.join():在线程a中调用线程b的join,此时线程a进入阻塞状态,直到线程b执行完毕,线程a才结束阻塞状态
 * 8.stop()已过时,当执行此方法时,强制结束当前线程
 * 9.sleep(long milltime):让当前线程睡眠指定的millitime毫秒,在指定时间内线程属于阻塞状态
 * 10.isAlive()判断线程是否存活
 * <p>
 * <p>
 * 线程的优先级
 * 1.
 * MAX_PRIORITY 10
 * MIN_PRIORITY 1
 * NORM_PRIORITRY 5
 * 2.如何获取和设置当前线程的优先级
 * getPriority():获取线程的优先级
 * setPriority():设置线程的优先级
 * @Author Jack
 * @Date 2021/11/21 22:14
 * @Version 1.0
 */
public class ThreadMethodTest {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread2 t1 = new MyThread2();
        t1.setName("线程1");
        //设置分线程的优先级
        t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        t1.start();
        Thread.currentThread().setName("主线程");
        Thread.currentThread().setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        for (int i = 1; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + Thread.currentThread().getPriority() + ":" + i);
//            if (i % 20 ==0){
//                try {
//                    t1.join();
//                } catch (InterruptedException e) {
//                    e.printStackTrace();
//                }
//            }
        }
        System.out.println(t1.isAlive());
    }
}
class MyThread2 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
//                try {
//                    sleep(20);
//                } catch (InterruptedException e) {
//                    e.printStackTrace();
//                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + getPriority() + ":" + i);
            }
//            if (i == 20) {
//                yield();//释放当前cpu的执行权
            //线程1:80
            //主线程:75
            //....当线程1释放当前cpu执行权的时候,其他线程会进行抢夺
//            }
        }
    }
}


6.线程的分类

Java中的线程分为两类:一种是守护线程,一种是用户线程。


它们在几乎每个方面都是相同的,唯一的区别是判断JVM何时离开。

守护线程是用来服务用户线程的,通过在start()方法前调用thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程。

Java垃圾回收就是一个典型的守护线程。

若JVM中都是守护线程,当前JVM将退出。

形象理解:兔死狗烹,鸟尽弓藏


飞鸟没有了,弓也就藏起来不用了;兔子捕杀完了,猎狗无用也就烹煮吃了。


7.线程的生命周期

NEW


Runnable


Blocked


Waiting


Timed_waiting


Terminated


要想实现多线程,必须在主线程中创建新的线程对象。Java语言使用Thread类及其子类的对象来表示线程,在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下的五种状态:


➢新建:当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时,新生的线程对象处于新建

状态

➢就绪:处于新建状态的线程被start()后,将进入线程队列等待CPU时间片,此时它已

具备了运行的条件,只是没分配到CPU资源

➢运行:当就绪的线程被调度并获得CPU资源时,便进入运行状态,run()方法定义了线

程的操作和功能

➢阻塞:在某种特殊情况下,被人为挂起或执行输入输出操作时,让出CPU并临时中

止自己的执行,进入阻塞状态

➢死亡:线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止或出现异常导致结束


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