Java多线程学习1
一、多线程
1.1 程序、进程、线程
- 程序(program)是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码，静态对象。
- 进程(process)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。
- 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
- 线程(thread)，进程可进一步细化为线程，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，每个线程拥有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元/内存地址空间→它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就会带来安全的隐患。
1.1.1 单核CPU和多核CPU的理解
- 单核CPU，其实是一种假的多线程，因为在一个时间单元内，也只能执行一个线程的任务。
- 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。当然如果发生异常，会影响主线程。
1.1.2 并行与并发
- 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:秒杀、多个人做同一件事。
1.1.3 使用多线程的优点
- 提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义，可增强用户体验。
- 提高计算机系统CPU的利用率。
- 改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理解和修改
1.1.4 何时需要多线程
- 程序需要同时执行两个或多个任务。
- 程序需要实现一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。
1.2 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。
1.2.1 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()
1.2.2 多线程的创建
方式一:继承于Thread类
/*
多线程的创建，方式一:继承于Thread类
1.创建—个继承于Thread类的子类
2.重写Thread类的run() --->将此线程执行的操作声明在run()中
3.创建Thread类的子类的对象
4.通过此对象调用start()
例子:遍历100以内的所有的偶数
*/
// 1. 创建一个继承于Thread类的子类
class MyThread extends Thread {
// 2. 重写Thread类的run()
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i % 2 == 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
}
}
}
}
public class ThreadTest {
// 主线程
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(); // 分线程
/*
问题一：我们不能通过直接调用run()的方式启动线程，
如果直接调用run()则和main()是一个线程的
问题二：在启动一个线程，遍历100以内的偶数。
不可以还让已经start()的线程去执行。会报IllegalThreadStateException
我们需要重新创建一个线程的对象
*/
MyThread t2 = new MyThread();
t2.start();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"main()");
}
}
练习
创建两个分线程，其中一个线程遍历100以内的偶数，另一个线程遍历100以内的基数
// 练习：创建两个分线程，
// 其中一个线程遍历100以内的偶数，另一个线程遍历100以内的基数
// 1. 创建一个继承于Thread类的子类
class MyThread1 extends Thread {
// 2. 重写Thread类的run()
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i % 2 == 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
}
}
}
}
class MyThread2 extends Thread {
// 2. 重写Thread类的run()
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i % 2 != 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
}
}
}
}
public class ThreadDemo {
/*
// 方法一：
public static void main(String[] args) {
// 3. 创建Thread类的子类的对象
MyThread1 t1 = new MyThread1();
MyThread2 t2 = new MyThread2();
// 4. 通过此对象调用start()
t1.start(); // 分线程
t2.start();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"main()");
}*/
// 方法二：
public static void main(String[] args) {
// 创建Thread匿名子类的方式
new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i % 2 == 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
}
}
}
}.start();
new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i % 2 != 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
}
}
}
}.start();
}
}
方式二：实现Runnable接口
/*
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．通过Thread类的对象调用start()
*/
// 1.创建一个实现了Runnable接口的类
class MyCreateThread implements Runnable{
// 2.实现类去实现Runnable中的抽象方法: run()
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i % 2 == 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + Thread.currentThread().getPriority() + ":" + i);
}
}
}
}
public class CreateThread2 {
public static void main(String[] args) {
// 3.创建实现类的对象
MyCreateThread myCreateThread = new MyCreateThread();
// 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
Thread t1 = new Thread(myCreateThread);
// 5．通过Thread类的对象调用start()
t1.start(); //①启动线程②调用当前线程的run()-->调用了Runnable类型的target的run()
}
}
Exercise
/**
* 例子:创建三个窗口卖票，总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式
* 存在线程安全问题，待解决
*/
class Window implements Runnable{
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true){
if (ticket > 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ ":买票，票号为：" + ticket);
ticket--;
}else {
break;
}
}
}
}
public class WindowTest {
public static void main(String[] args) {
Window w = new Window();
// 一个对象，三个构造器共用ticket
Thread t1 = new Thread(w);
Thread t2 = new Thread(w);
Thread t3 = new Thread(w);
t1.setName("窗口一");
t2.setName("窗口三");
t3.setName("窗口二");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
两种方式对比
比较创建线程的两种方式。
开发中:优先选择:实现Runnable接口的方式原因:
1．实现的方式没有类的单继承性的局限性
2．实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况。
联系: public class Thread implements Runnable
相同点:两种方式都需要重写run(),将线程要执行的逻辑声明在run()中。
1.2.3 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，知道join()方法加入的join线程执行完为止
- 低优先级的线程也可以获得执行
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
/*
测试Thread中常用的方法：
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，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
3. currentThread():静态方法，返回执行当前代码的线程
4. getName():获取当前线程的名字
5. setName():设置当前线程的名字
6. yield():释放当前CPU的执行权
7. join():在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态，
直到线程b完全执行完以后，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 millitime):让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。
在指定的毫秒时间内，当前线程是阻塞状态。
10. isAlive()判断当前线程是否存活
*/
class ThreadMeth extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i % 2 == 0){
// sleep
try {
sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
}
// yield()
// if (i % 20 == 0){
// yield();
// }
}
}
// 构造器的方法命名
/*
public ThreadMeth(String name){
super(name);
}
*/
}
public class ThreadMethod {
public static void main(String[] args) {
// 构造器命名
//ThreadMeth h1 = new ThreadMeth("线程一");
ThreadMeth h1 = new ThreadMeth();
h1.setName("线程一");
h1.start();
// 给主线程命名
Thread.currentThread().setName("主线程");
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i % 2 == 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
}
// join()
if (i == 20){
try {
h1.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
System.out.println(h1.isAlive());
}
}
1.2.4 线程的调度
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
public class ThreadMeth extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i % 2 == 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + Thread.currentThread().getPriority() + ":" + i);
}
}
}
}
/*
线程的优先级：
1.
MAX_PRIORITY:10
MIN_PRIORITY: 1
NORM_PRIORITY: 5 --->默认的优先级
2.如何获取和设置当前线程的优先级
getPriority():获取当前线程的优先级
setPriority():设置当前线程的优先级
说明:高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。
但是只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下被执行。
并不意味着只有当高优先级的线程执行完以后，低优先级的线程才执行。
*/
public class ThreadPriority {
public static void main(String[] args) {
ThreadMeth h1 = new ThreadMeth();
// 设置分线程的优先级
h1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
h1.start();
Thread.currentThread().setName("主线程");
// 给主线程设置优先级
Thread.currentThread().setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i % 2 == 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + Thread.currentThread().getPriority() + ":" + i);
}
}
}
}
越努力，越幸运！