【JavaEE初阶】线程的概念与创建

本节目标

• 认识多线程
• 创建多线程

🌲线程的概念

🚩线程是什么

Java 给多线程编程提供了内置的支持。 一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

一个线程就是一个 “执行流”. 每个线程之间都可以按照顺讯执行自己的代码. 多个线程之间 “同时” 执行着多份代码。

举个例子：

一家公司要去银行办理业务，既要进行财务转账，又要进行福利发放，还得进行缴社保。
如果只有张三一个会计就会忙不过来，耗费的时间特别长。为了让业务更快的办理好，张三又找来两位同事李四、王五一起来帮助他，三个人分别负责一个事情，分别申请一个号码进行排队，自此就有了三个执行流共同完成任务，但本质上他们都是为了办理一家公司的业务。
此时，我们就把这种情况称为多线程，将一个大任务分解成不同小任务，交给不同执行流就分别排队执行。其中李四、王五都是张三叫来的，所以张三一般被称为主线程（Main Thread）

🚩为啥要有线程

首先, “并发编程” 成为 “刚需”.

• 单核 CPU 的发展遇到了瓶颈. 要想提高算力, 就需要多核 CPU. 而并发编程能更充分利用多核 CPU
  资源.
• 有些任务场景需要 “等待 IO”, 为了让等待 IO 的时间能够去做一些其他的工作, 也需要用到并发编
  程.

其次, 虽然多进程也能实现 并发编程, 但是线程比进程更轻量.

• 创建线程比创建进程更快.
• 销毁线程比销毁进程更快.
• 调度线程比调度进程更快.

最后, 线程虽然比进程轻量, 但是人们还不满足, 于是又有了 “线程池”(ThreadPool) 和 “协程”(Coroutine)

关于线程池和协程博主会在后面一一介绍.此处暂时不做过多讨论.

🚩进程和线程的区别

• 进程是包含线程的. 每个进程至少有一个线程存在，即主线程。
• 进程和进程之间不共享内存空间. 同一个进程的线程之间共享同一个内存空间.

比如之前的多进程例子中，每个客户来银行办理各自的业务，但他们之间的票据肯定是不想让别人知道的，否则钱不就被其他人取走了么。
而上面我们的公司业务中，张三、李四、王五虽然是不同的执行流，但因为办理的都是一家公司的业务，所以票据是共享着的。这个就是多线程和多 进程的最大区别。

• 进程是系统分配资源的最小单位，线程是系统调度的最小单位
  

🚩Java 的线程 和 操作系统线程 的关系

线程是操作系统中的概念. 操作系统内核实现了线程这样的机制, 并且对用户层提供了一些 API 供用户使用(例如 Linux 的 pthread 库).

Java 标准库中 Thread 类可以视为是对操作系统提供的 API 进行了进一步的抽象和封装

😎第一个多线程程序

感受多线程程序和普通程序的区别:

• 每个线程都是一个独立的执行流
• 多个线程之间是 “并发” 执行的

程序代码如下：

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while(true) {
            System.out.println("hello thread");
            //休眠一秒
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}
public class TestMian_1 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new MyThread();
        t1.start();

        while (true) {
            System.out.println("hello main");
            //休眠一秒
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

以上就是一个简单的多线程的程序

start：真正的创建一个线程（从系统里创建）
MyThread里面的run：描述线程需要干啥

如果按照我们以前的思维，因为我们写的是个死循环，所以应该执行一个语句，但是这是多线程，执行结果如下：

结果显示交替进行，这就展现出了多线程与普通程序的区别

🚩使用 jconsole 命令观察线程

我们可以使用jdk自带的工具 jconsole查看当前Java进程中所有的线程

操作流程如下：

1. 第一步，找到jdk
   
2. 第二步，点进去，找到里面的bin文件点进去
   
3. 第三步，点击bin文件夹里面的jconsole
   
4. 第四步，找到你所创建进程
5. 第五步，遇到以下情况，直接点击不安全连接就好
   
6. 第六步，点击线程进行查看
   

🎍创建线程

🚩方法一：继承 Thread 类

1. 继承 Thread 来创建一个线程类

class MyThread extends Thread {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("这里是线程运行的代码");
	}
}
1
2
3
4
5
6

2. 创建 MyThread 类的实例

MyThread t = new MyThread();
1

3. 调用 start 方法启动线程

t.start(); // 线程开始运行
1

🚩方法2：实现 Runnable 接口

1. 实现 Runnable 接口

class MyRunnable implements Runnable {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("这里是线程运行的代码");
	}
}
1
2
3
4
5
6

2. 创建 Thread 类实例, 调用 Thread 的构造方法时将 Runnable 对象作为 target 参数

Thread t = new Thread(new MyRunnable());
1

3. 调用 start 方法

t.start(); // 线程开始运行
1

🚩方法1、2对比

对比上面两种方法:

• 继承 Thread 类, 直接使用 this 就表示当前线程对象的引用.

• 实现 Runnable 接口, this 表示的是 MyRunnable 的引用. 需要使用Thread.currentThread()

🚩方法3：其他变形

• 匿名内部类创建 Thread 子类对象

// 使用匿名类创建 Thread 子类对象
Thread t1 = new Thread() {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象");
	}
};
1
2
3
4
5
6
7

• 匿名内部类创建 Runnable 子类对象

// 使用匿名类创建 Runnable 子类对象
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("使用匿名类创建 Runnable 子类对象");
	}
});
1
2
3
4
5
6
7

• lambda 表达式创建 Runnable 子类对象

// 使用 lambda 表达式创建 Runnable 子类对象
Thread t3 = new Thread(() -> System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象"));
Thread t4 = new Thread(() -> {
System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象");
});
1
2
3
4
5

🎋多线程的优势

增加运行速度

可以观察多线程在一些场合下是可以提高程序的整体运行效率的。

• 使用 System.nanoTime() 可以记录当前系统的 纳秒 级时间戳.

• serial 串行的完成一系列运算. concurrency 使用两个线程并行的完成同样的运算

public class ThreadAdvantage {
    // 多线程并不一定就能提高速度，可以观察，count 不同，实际的运行效果也是不同的
    private static final long count = 10_0000_0000;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 使用并发方式
        concurrency();
        // 使用串行方式
        serial();
    }
    private static void concurrency() throws InterruptedException {
        long begin = System.nanoTime();
        // 利用一个线程计算 a 的值
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                int a = 0;
                for (long i = 0; i < count; i++) {
                    a--;
                }
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                int b = 0;
                for (long i = 0; i < count; i++) {
                    b--;
                }
            }
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread1.join();
        thread2.join();
        // 统计耗时
        long end = System.nanoTime();
        double ms = (end - begin) * 1.0 / 1000 / 1000;
        System.out.printf("并发: %f 毫秒%n", ms);
    }
    private static void serial() {
        // 全部在主线程内计算 a、b 的值
        long begin = System.nanoTime();
        int a = 0;
        for (long i = 0; i < count; i++) {
            a--;
        }
        int b = 0;
        for (long i = 0; i < count; i++) {
            b--;
        }
        long end = System.nanoTime();
        double ms = (end - begin) * 1.0 / 1000 / 1000;
        System.out.printf("串行: %f 毫秒%n", ms);
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55

运行结果如下：

⭕总结

关于《【JavaEE初阶】线程的概念与创建》就讲解到这儿，感谢大家的支持，欢迎各位留言交流以及批评指正，如果文章对您有帮助或者觉得作者写的还不错可以点一下关注，点赞，收藏支持一下！