【Java】多线程
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1.并发与并行
- 并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时执行）。
- 并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生(交替执行)。
单CPU并发操作。
- 在操作系统中，安装了多个程序，并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行，这在单 CPU 系统中，每一时刻只能有一道程序执行，即微观上这些程序是分时的交替运行，只不过是给人的感觉是同时运行，那是因为分时交替运行的时间是非常短的。
多CPU并行操作。
- 而在多个 CPU 系统中，则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上（CPU），实现多任务并行执行，即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序，这样多个程序便可以同时执行。目前电脑市场上说的多核 CPU，便是多核处理器，核越多，并行处理的程序越多，能大大的提高电脑运行的效率。
注意：单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的，只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理,线程也是一样的，从宏观角度上理解线程是并行运行的，但是从微观角度上分析却是串行运行的，即一个线程一个线程的去运行，当系统只有一个CPU时，线程会以某种顺序执行多个线程，我们把这种情况称之为线程调度。
2.线程与进程
2.1概述
进程：是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，一个应用程序可以同时运行多个进程；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。
线程：是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。
2.2进程
- 一个应用程序，至少需要启动一个进程，也可以启动多个进程。
2.3线程
一个进程至少执行一个线程，也可以执行多个线程。
2.4进程与线程的区别
- 进程：有独立的内存空间，进程中的数据存放空间（堆空间和栈空间）是独立的，至少有一个线程。
- 线程：堆空间是共享的，栈空间是独立的，线程消耗的资源比进程小的多。
注意：下面内容为了解知识点 1:因为一个进程中的多个线程是并发运行的，那么从微观角度看也是有先后顺序的，哪个线程执行完全取决于 CPU 的调度，程序员是干涉不了的。而这也就造成的多线程的随机性。 2:Java 程序的进程里面至少包含两个线程，主进程也就是 main()方法线程，另外一个是垃圾回收机制线程。每当使用 java 命令执行一个类时，实际上都会启动一个 JVM，每一个 JVM 实际上就是在操作系统中启动了一个线程，java 本身具备了垃圾的收集机制，所以在 Java 运行时至少会启动两个线程。 3:由于创建一个线程的开销比创建一个进程的开销小的多，那么我们在开发多任务运行的时候，通常考虑创建多线程，而不是创建多进程。
2.5线程调度
- 分时调度 所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间。
- 抢占式调度 优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。
3.Thread类
线程开启我们需要用到了java.lang.Thread类，API中该类中定义了有关线程的一些方法，具体如下：
构造方法：
-
public Thread():分配一个新的线程对象。 -
public Thread(String name):分配一个指定名字的新的线程对象。 -
public Thread(Runnable target):分配一个带有指定目标新的线程对象。 -
public Thread(Runnable target,String name):分配一个带有指定目标新的线程对象并指定名字。
常用方法：
-
public String getName():获取当前线程名称。 -
public void start():导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。 -
public void run():此线程要执行的任务在此处定义代码。 -
public static void sleep(long millis):使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。 -
public static Thread currentThread():返回对当前正在执行的线程对象的引用。
翻阅API后得知创建线程的方式总共有两种，一种是继承Thread类方式，一种是实现Runnable接口方式，方式一我们上一天已经完成，接下来讲解方式二实现的方式。
4.方案1：继承Thread
4.1步骤
Java使用java.lang.Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流。Java中通过继承Thread类来创建并启动多线程的步骤如下：
- 定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体。
- 创建Thread子类的实例，即创建了线程对象
- 调用线程对象的start()方法来启动该线程
4.2实现
代码如下：
测试类：
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//创建自定义线程对象
MyThread mt = new MyThread("新的线程！");
//开启新线程
mt.start();
//在主方法中执行for循环
for (int i = 0; i < 200; i++) {
System.out.println("main线程！"+i);
}
}
}自定义线程类：
public class MyThread extends Thread {
//定义指定线程名称的构造方法
public MyThread(String name) {
//调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称
super(name);
}
public MyThread() {
//不指定线程的名字,线程有默认的名字Thread-0
}
/**
* 重写run方法，完成该线程执行的逻辑
*/
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 200; i++) {
System.out.println(getName()+"：正在执行！"+i);
}
}
}5.方案2：实现Runnable
5.1步骤
采用java.lang.Runnable也是非常常见的一种，我们只需要重写run方法即可。
步骤如下：
- 定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
- 创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。
- 调用线程对象的start()方法来启动线程。
5.2实现
代码如下：
public class MyRunnable implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
}
}
}public class Demo02 {
public static void main(String[] args) {
//创建自定义类对象 线程任务对象
MyRunnable mr = new MyRunnable();
//创建线程对象
Thread t = new Thread(mr, "小强");
t.start();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("旺财 " + i);
}
}
}通过实现Runnable接口，使得该类有了多线程类的特征。run()方法是多线程程序的一个执行目标。所有的多线程代码都在run方法里面。Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。
在启动的多线程的时候，需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnable target) 构造出对象，然后调用Thread对象的start()方法来运行多线程代码。
实际上所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此，不管是继承Thread类还是实现Runnable接口来实现多线程，最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的，熟悉Thread类的API是进行多线程编程的基础。
tips:Runnable对象仅仅作为Thread对象的target，Runnable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。而实际的线程对象依然是Thread实例，只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。
5.3Thread和Runnable的区别
如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话，则很容易的实现资源共享。
总结：
实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：
- 适合多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源。
- 可以避免java中的单继承的局限性。
- 增加程序的健壮性，实现解耦操作，代码可以被多个线程共享，代码和线程独立。
- 线程池只能放入实现Runable或Callable类线程，不能直接放入继承Thread的类。
6.方案3：实现Callable
实现 java.util.concurrent.Callable接口的call方法，然后通过java.util.concurrent.FutureTask适配成Runable，再然后通过Thread进行执行。
- 步骤：
- 编写实现类，实现
java.util.concurrent.Callable接口 - 创建适配类，包装
Callable实现类 - 创建Thread类，并调用start()启动线程
- 编写实现类，实现
实现类
package com.czxy.thread.callable;
import java.util.concurrent.Callable;
/**
* @author 桐叔
* @email liangtong@itcast.cn
*/
public class MyCallable implements Callable<Integer> {
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("call:" + System.currentTimeMillis());
return 100;
}
}测试类
package com.czxy.thread.callable;
import java.util.concurrent.FutureTask;
/**
* @author 桐叔
* @email liangtong@itcast.cn
*/
public class TestCallable {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1 任务回调实现类
MyCallable myCallable = new MyCallable();
//2 适配器
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(myCallable);
//3 启动线程
new Thread(futureTask).start();
//4 获得返回结果
Integer result = futureTask.get();
System.out.println(result);
}
}7.匿名内部类方式
使用线程的内匿名内部类方式，可以方便的实现每个线程执行不同的线程任务操作。
使用匿名内部类的方式实现Runnable接口，重新Runnable接口中的run方法：
public class NoNameInnerClassThread {
public static void main(String[] args) {
// new Runnable(){
// public void run(){
// for (int i = 0; i < 20; i++) {
// System.out.println("张宇:"+i);
// }
// }
// }; //---这个整体 相当于new MyRunnable()
Runnable r = new Runnable(){
public void run(){
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("张宇:"+i);
}
}
};
new Thread(r).start();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("费玉清:"+i);
}
}
}腾讯云开发者
