Java 高级 — 多线程快速入门

Java框架

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2019-6-13

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多线程快速入门

1、线程与进程区别

  • 每个正在系统上运行的程序都是一个进程。每个进程包含一到多个线程。线程是一组指令的集合,或者是程序的特殊段,它可以在程序里独立执行。 所以线程基本上是轻量级的进程,它负责在单个程序里执行多任务。通常由操作系统负责多个线程的调度和执行。

  • 使用线程可以把占据时间长的程序中的任务放到后台去处理,程序的运行速度可能加快,在一些等待的任务实现上如用户输入、文件读写和网络收发数据等,线程就比较有用了。在这种情况下可以释放一些珍贵的资源如内存占用等等。

  • 如果有大量的线程,会影响性能,因为操作系统需要在它们之间切换,更多的线程需要更多的内存空间,线程的中止需要考虑其对程序运行的影响。通常块模型数据是在多个线程间共享的,需要防止线程死锁情况的发生。

  • 总结: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、为什么要使用多线程?

  • (1)、使用多线程可以减少程序的响应时间。单线程如果遇到等待或阻塞,将会导致程序不响应鼠标键盘等操作,使用多线程可以解决此问题,增强程序的交互性。

  • (2)、与进程相比,线程的创建和切换开销更小,因为线程共享代码段、数据段等内存空间。

  • (3)、多核CPU,多核计算机本身就具有执行多线程的能力,如果使用单个线程,将无法重复利用计算资源,造成资源的巨大浪费。

  • (4)、多线程可以简化程序的结构,使程序便于维护,一个非常复杂的进程可以分为多个线程执行。

3、多线程应用场景?

  • 答:主要能体现到多线程提高程序效率。
  • 举例: 迅雷多线程下载、数据库连接池、分批发送短信等。

4、多线程创建方式

第一种、 继承Thread类 重写run方法

class CreateThread extends Thread {
    // run方法中编写 多线程需要执行的代码
    publicvoid run() {
        for (inti = 0; i< 10; i++) {
            System.out.println("i:" + i);
        }
    }
}
publicclass ThreadDemo {

    publicstaticvoid main(String[] args) {
        System.out.println("-----多线程创建开始-----");
        // 1.创建一个线程
        CreateThread createThread = new CreateThread();
        // 2.开始执行线程 注意 开启线程不是调用run方法,而是start方法
        System.out.println("-----多线程创建启动-----");
        createThread.start();
        System.out.println("-----多线程创建结束-----");
    }

}

  • 调用start方法后,代码并没有从上往下执行,而是有一条新的执行分支

  • 注意:画图演示多线程不同执行路径。

第二种、实现Runnable接口,重写run方法

class CreateRunnable implements Runnable {

    @Override
    publicvoid run() {
        for (inti = 0; i< 10; i++) {
            System.out.println("i:" + i);
        }
    }

}
publicclass ThreadDemo2 {
    publicstaticvoid main(String[] args) {
        System.out.println("-----多线程创建开始-----");
        // 1.创建一个线程
        CreateRunnable createThread = new CreateRunnable();
        // 2.开始执行线程 注意 开启线程不是调用run方法,而是start方法
        System.out.println("-----多线程创建启动-----");
        Thread thread = new Thread(createThread);
        thread.start();
        System.out.println("-----多线程创建结束-----");
    }
}

第三种、使用匿名内部类方式

 System.out.println("-----多线程创建开始-----");
         Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                for (int i = 0; i< 10; i++) {
                    System.out.println("i:" + i);
                }
            }
        });
         thread.start();
         System.out.println("-----多线程创建结束-----");

5、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。

6、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知识使用实例调用方法。

7、获取线程对象以及名称

常用线程api方法
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
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

8、守护线程

  • Java中有两种线程,一种是用户线程,另一种是守护线程。
  • 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主线程停止,守护线程也会被停止。
  • 使用setDaemon(true)方法设置为守护线程
public class DaemonThread {

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (Exception e) {
                        // TODO: handle exception
                    }
                    System.out.println("我是子线程...");
                }
            }
        });
        thread.setDaemon(true);
        thread.start();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (Exception e) {

            }
            System.out.println("我是主线程");
        }
        System.out.println("主线程执行完毕!");
    }

}

9、多线程运行状态

  •  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死亡状态

新建状态

  • 当用new操作符创建一个线程时, 例如new Thread(r),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

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。

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.
    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;

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.

join()方法作用

  • 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

创建一个线程,子线程执行完毕后,主线程才能执行。

Thread t1 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (Exception e) {

                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "i:" + i);
                }
            }
        });
        t1.start();
        // 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
        t1.join();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (Exception e) {

            }
            System.out.println("main" + "i:" + i);
        }
        
  • 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。
class PrioritytThread implements Runnable {

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().toString() + "---i:" + i);
        }
    }
}
public class ThreadDemo4 {

    public static void main(String[] args) {
        PrioritytThread prioritytThread = new PrioritytThread();
        Thread t1 = new Thread(prioritytThread);
        Thread t2 = new Thread(prioritytThread);
        t1.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
        t1.setPriority(10);
        t2.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。

总结

  • 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。
    • 举例:分批发送短信、迅雷多线程下载等。

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作者:不会敲代码的老王