• 深入理解多线程(第一篇)


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    目录

     一:进程与多线程概述

    1.多线程并发的理解 

    2.分析程序存在几个线程

    二:实现线程的两种方式

    1.第一种方式:直接继承Thread,重写run方法

    2.第二种方式:实现Runnable接口,重写run方法

    3.采用匿名内部类的方式

    三:线程生命周期

    四:线程简单实操

    1.获取线程的名字 & 获取当前线程对象

    2.线程的sleep方法

    3.终止线程的睡眠 

    4.终止线程的执行

    5.线程的调度(了解)


     一:进程与多线程概述

    ❤️什么是进程?什么是线程?
          ⭐️进程是一个应用程序(1个进程是一个软件)
          ⭐️线程是一个进程中的执行场景/执行单元
          ⭐️一个进程可以启动多个线程
    ❤️对于java程序来说,当在DOS命令窗口中输入: java HelloWorld 回车之后。
          ⭐️首先会先启动JVM,而JVM就是一个进程。
          ⭐️JVM再启动一个主线程调用main方法。
          ⭐️同时再启动一个垃圾回收线程负责看护,回收垃圾。
          ⭐️所以,最起码现在的java程序中至少有两个线程并发, 一个是垃圾回收线程,一个是执行main方法的主线程。
    ❤️进程和线程是什么关系?

          ⭐️我们来通过身边的示例来说明一下:

               假如阿里巴巴是一个进程,那么

                马云:阿里巴巴的一个线程
                员工:阿里巴巴的一个线程 
          ⭐️进程可以看做是现实生活当中的公司;线程可以看做是公司当中的某个员工

    ❤️注意:
          ⭐️进程A和进程B的内存独立不共享。(例如:阿里巴巴和京东资源不会共享的)
              魔兽游戏是一个进程,酷狗音乐是一个进程;这两个进程是独立的,不共享资源。

          ⭐️在java语言中:线程A和线程B,堆内存方法区,内存共享但是栈内存独立一个线程一个栈。
    ❤️多线程并发:            
          ⭐️假设启动10个线程会有10个栈空间,每个栈和每个栈之间,互不干扰,各自执行各自的,这就是多线程并发。    
          ⭐️例如:火车站,可以看做是一个进程;火车站中的每一个售票窗口可以看做是一个线程。我在窗口A购票,朋友可以在窗口A购票,朋友不需要等我,我也不需要等朋友;所以多线程并发可以提高效率。

          ⭐️java中之所以有多线程机制,目的就是为了提高程序的处理效率

    ❤️思考题:
          ⭐️使用了多线程机制之后,main方法结束,是不是有可能程序也不会结束?
            main方法结束只是主线程结束了,主栈空了,其它的栈(线程)可能还在压栈弹栈

           ⭐️我们通过画图理解一下:

    1.多线程并发的理解 

    ❤️分析一个问题:对于单核的CPU来说,真的可以做到真正的多线程并发吗?

        ⭐对于多核的CPU电脑来说,真正的多线程并发是没问题的;
            4核CPU表示同一个时间点上,可以真正的有4个进程并发执行。

        ⭐什么是真正的多线程并发
                t1线程执行t1的,t2线程执行t2的;t1不会影响t2,t2也不会影响t1。这叫做真正的多线程并发。

        ⭐单核的CPU表示只有一个大脑:
           单核的CPU不能够做到真正的多线程并发,但是可以做到给人一种“多线程并发”的感觉!对于单核的CPU来说,在某一个时间点上实际上只能处理一件事情,但是由于CPU的处理速度极快,多个线程之间频繁切换执行,给人来的感觉是:多个事情同时在做!
           例如:线程A:播放音乐,线程B:运行魔兽游戏;线程A和线程B频繁切换执行,人类会感觉音乐一直在播放,游戏一直在运行,给我们的感觉是同时并发的。
           再例如:以前的电影院采用胶卷播放电影,一个胶卷一个胶卷播放速度达到一定程度之后,人类的眼睛产生了错觉,感觉是动画的。这说明人类的反应速度很慢,就像一根钢针扎到手上,到最终感觉到疼,这个过程是需要“很长的”时间的,在这个期间计算机可以进行亿万次的循环。所以计算机的执行速度很快。

    2.分析程序存在几个线程

    1. package com.bjpowernode.java.thread;
    2. /*分析以下程序,有几个线程,除垃圾回收线程之外。有几个线程?
    3. 1个线程(因为程序只有1个栈)*/
    4. public class ThreadTest01 {
    5. public static void main(String[] args) {
    6. System.out.println("main begin");
    7. m1();
    8. System.out.println("main over");
    9. }
    10. private static void m1() {
    11. System.out.println("m1 begin");
    12. m2();
    13. System.out.println("m1 over");
    14. }
    15. private static void m2() {
    16. System.out.println("m2 begin");
    17. m3();
    18. System.out.println("m2 over");
    19. }
    20. private static void m3() {
    21. System.out.println("m3 execute!");
    22. }
    23. }

    只有一个主线程(主栈),没有启动分支栈(分支线程);所以只有一个线程!

    二:实现线程的两种方式

    java支持多线程机制!并且java已经将多线程实现了,我们只需要继承就行了!

    1.第一种方式:直接继承Thread,重写run方法

    ⭐实现线程的第一种方式:

        编写一个类,直接继承java.lang.Thread重写run()方法

        怎么创建线程对象? new就行了,例如: MyThread t = new MyThread()
        怎么启动线程呢? 调用线程对象的start()方法
        start()方法的作用是:启动一个分支线程,在JVM中开辟一个新的栈空间,这段代码任务完成之后,瞬间就结束了。调用start方法的这段代码的任务只是为了开启一个新的栈空间,只要新的栈空间开出来,start()方法就结束了;线程就启动成功了。启动成功的线程会自动调用run方法,并且run方法在分支栈的栈底部(压栈)。 run方法在分支栈的栈底部,main方法在主栈的栈底部;run和main是平级的。

    ⭐注意:
        亘古不变的道理:方法体当中的代码永远都是自上而下的顺序依次逐行执行的。

    ⭐如果调用的是t.run,下面分支线程的i执行完,才会执行主线程的i;如果调用的是t.start()主线程和分支线程是一块执行的

    ⭐我们通过内存图来了解一下:

    调用run:

    调用start:

    1. package com.bjpowernode.java.thread;
    2. public class ThreadTest02 {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. // 这里是main方法,这里的代码属于主线程,在主栈中运行。
    5. // 新建一个分支线程对象
    6. MyThread t = new MyThread();
    7. // 启动线程,调用start()方法
    8. t.start(); // 瞬间就结束了
    9. //t.run(); // 不会启动线程,不会分配新的分支栈。(这种方式就是单线程。)
    10. // 这里的代码还是运行在主线程中。
    11. for(int i = 0; i < 1000; i++){
    12. System.out.println("主线程--->" + i);
    13. }
    14. }
    15. }
    16. class MyThread extends Thread {
    17. // 重写run方法
    18. public void run() {
    19. // 编写程序,这段程序运行在分支线程中(分支栈)。
    20. for(int i = 0; i < 1000; i++){
    21. System.out.println("分支线程--->" + i);
    22. }
    23. }
    24. }

    2.第二种方式:实现Runnable接口,重写run方法

    第二种方式实现接口比较常用,因为一个类实现了接口,它还可以去继承其它的类,更灵活,面向接口编程;如果是第一种直接就继承了Thread类,类只能单继承,就不能在继承其它类了,比较局限!

    1. package com.bjpowernode.java.thread;
    2. public class ThreadTest03 {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. // 创建一个可运行的对象
    5. MyRunnable r = new MyRunnable();
    6. // 将可执行的对象封装成一个线程对象
    7. Thread t = new Thread(r);
    8. // Thread t = new Thread(new MyRunnable());// 合并代码
    9. // 启动线程
    10. t.start();
    11. for(int i = 0; i < 1000; i++){
    12. System.out.println("主线程--->" + i);
    13. }
    14. }
    15. }
    16. class MyRunnable implements Runnable{
    17. public void run() {
    18. for(int i = 0; i < 1000; i++){
    19. System.out.println("分支线程--->" + i);
    20. }
    21. }
    22. }

    3.采用匿名内部类的方式

    牵扯到接口,我们也可以不需要在通过实现接口的方式,也可以直接通过匿名内部类的方式去调用!

    1. package com.bjpowernode.java.thread;
    2. public class ThreadTest04 {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. // 创建线程对象,采用匿名内部类方式
    5. Thread t = new Thread(new Runnable() {
    6. public void run() {
    7. for (int i = 0; i < 100; i++) {
    8. System.out.println("分支线程---》"+i);
    9. }
    10. }
    11. });
    12. // 启动线程
    13. t.start();
    14. for (int i = 0; i < 100; i++) {
    15. System.out.println("主线程---》"+i);
    16. }
    17. }
    18. }

    三:线程生命周期

    线程的生命周期总共有5个状态:新建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态、死亡状态

    四:线程简单实操

    1.获取线程的名字 & 获取当前线程对象

    1、怎么获取当前线程对象

    1.   static Thread currentThread() // 是一个静态方法
    2.    Thread th = Thread.currentThread(); // 返回值th就是当前线程。

    2、获取线程对象的名字

    String name = 线程对象.getName();

    3、修改线程对象的名字

    线程对象.setName("线程名字");

    4、当线程没有设置名字的时候,默认的名字规律
        Thread-0
        Thread-1
        .....

    1. package com.bjpowernode.java.thread;
    2. public class ThreadTest05 {
    3. public void doSome(){
    4. //如果当前类不是线程类,super和this就不行了
    5. //this.getName();
    6. //super.getName();
    7. // 但是这样可以
    8. String name = Thread.currentThread().getName();
    9. System.out.println("------->" + name); // main,在main方法里创建的对象
    10. }
    11. public static void main(String[] args) {
    12. ThreadTest05 threadTest05 = new ThreadTest05();
    13. threadTest05.doSome();
    14. // 获取当前线程对象
    15. // currentThread就是当前线程对象
    16. // 这个代码出现在main方法当中,所以当前线程就是主线程。
    17. Thread th = Thread.currentThread();
    18. System.out.println(th.getName()); // main
    19. // 创建线程对象
    20. MyThread2 t = new MyThread2();
    21. // 设置线程的名字
    22. t.setName("zl-gh");
    23. // 获取线程的名字
    24. System.out.println(t.getName()); // zl-gh
    25. // 如果不设置线程的名字默认是Thread-0 1 2 ......
    26. MyThread2 t2 = new MyThread2();
    27. System.out.println(t2.getName()); // Thread-1
    28. t2.start();
    29. // 启动线程
    30. t.start();
    31. }
    32. }
    33. class MyThread2 extends Thread{
    34. public void run() {
    35. for (int i = 0; i < 100; i++) {
    36. // currentThread就是当前线程对象。当前线程是谁呢?
    37. // 那个线程调用start()方法,线程执行run方法,那么这个当前线程就是那个
    38. Thread th = Thread.currentThread();
    39. System.out.println(th.getName()+"--->"+i);
    40. // 在这里,super和this也是可以的(当前类是线程类)
    41. System.out.println(this.getName()+"--->"+i);
    42. System.out.println(super.getName()+"--->"+i);
    43. }
    44. }
    45. }

    2.线程的sleep方法

    static void sleep(long millis)
    1、静态方法:Thread.sleep(1000);
    2、参数是毫秒,需要进行异常处理!
    3、作用:让当前线程进入休眠,进入“阻塞状态”,放弃占有CPU时间片,让给其它线程使用
    4、Thread.sleep()方法,可以做到这种效果:
            间隔特定的时间,去执行一段特定的代码,每隔多久执行一次。

    1. package com.bjpowernode.java.thread;
    2. public class ThreadTest06 {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. // 使用案例1:
    5. try {
    6. // 休眠5秒
    7. Thread.sleep(5000);
    8. } catch (InterruptedException e) {
    9. e.printStackTrace();
    10. }
    11. // 5秒过后才会打印Hello World
    12. System.out.println("Hello World");
    13. // 使用案例2:
    14. for (int i = 0; i < 10; i++) {
    15. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
    16. try {
    17. // 让当前线程休眠1秒;没隔1秒打印1个数字
    18. Thread.sleep(1000);
    19. } catch (InterruptedException e) {
    20. e.printStackTrace();
    21. }
    22. }
    23. }
    24. }

    关于Thread.sleep()方法的一个面试题:

    1. package com.bjpowernode.java.thread;
    2. public class ThreadTest07 {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. // 创建线程对象
    5. Thread t = new MyThread3(); // 多态
    6. // 设置线程名字
    7. t.setName("zl-gh");
    8. // 启动线程
    9. t.start();
    10. // 调用sleep方法
    11. try {
    12. // 这段代码不会让线程zl-gh进入休眠状态,和对象没关系
    13. // t.sleep在执行的时候还是会转换成:Thread.sleep(1000 * 5);
    14. // 这行代码的作用是:让当前线程进入休眠,也就是说main线程进入休眠。
    15. // 这样代码出现在main方法中,main线程睡眠。
    16. t.sleep(1000*5);
    17. } catch (InterruptedException e) {
    18. e.printStackTrace();
    19. }
    20. // 5秒之后这里才会执行。
    21. System.out.println("Hello World");
    22. }
    23. }
    24. class MyThread3 extends Thread{
    25. public void run() {
    26. for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    27. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
    28. }
    29. }
    30. }

    3.终止线程的睡眠 

    注意:这个不是终断线程的执行,是终止线程的睡眠(唤醒线程)

    调用t.interrupt()这种终断睡眠的方式依靠了java的异常处理机制,来终断线程的睡眠

    1. package com.bjpowernode.java.thread;
    2. /*
    3. sleep睡眠太久了,如果希望半道上醒来,你应该怎么办?也就是说怎么叫醒一个正在睡眠的线程??
    4. */
    5. public class ThreadTest08 {
    6. public static void main(String[] args) {
    7. // 创建线程对象
    8. Thread t = new Thread(new MyRunnable1());
    9. // 设置线程名字
    10. t.setName("zl-gh");
    11. // 启动线程
    12. t.start();
    13. // 希望5秒后,zl-gh线程醒来
    14. try {
    15. t.sleep(1000*5);
    16. } catch (InterruptedException e) {
    17. e.printStackTrace();
    18. }
    19. // 终断t线程的睡眠
    20. // 这种终断睡眠的方式依靠了java的异常处理机制
    21. // 这里终断,下面catch会打印异常信息
    22. t.interrupt();
    23. }
    24. }
    25. class MyRunnable1 implements Runnable{
    26. // 重点:run()当中的异常不能throws,只能try catch
    27. // 因为run()方法在父类中没有抛出任何异常,子类不能比父类抛出更多的异常。
    28. public void run() {
    29. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->begin");
    30. try {
    31. Thread.sleep(1000*60*60*24*365); // 睡眠1年
    32. } catch (InterruptedException e) {
    33. //e.printStackTrace(); // 异常信息的打印
    34. }
    35. // 一年之后才会执行这段代码
    36. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->end");
    37. // 调用doOther()
    38. /* try {
    39. doOther(); // 在这里只能try
    40. } catch (Exception e) {
    41. e.printStackTrace();
    42. }*/
    43. }
    44. // 其它方法可以throws
    45. /*public void doOther() throws Exception{
    46. }*/
    47. }

    4.终止线程的执行

    强行终止线程的执行

    在java中怎么强行终止一个线程的执行;利用t.stop()方法
    这种方式存在很大的缺点:容易丢失数据。因为这种方式是直接将线程杀死了,线程没有保存的数据将会丢失。不建议使用。

    1. package com.bjpowernode.java.thread;
    2. public class ThreadTest09 {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. // 创建线程对象
    5. Thread t = new Thread(new MyRunnable3());
    6. // 设置线程名字
    7. t.setName("zl-gh");
    8. // 启动线程
    9. t.start();
    10. // 5秒之后强行终止zl-gh线程
    11. try {
    12. Thread.sleep(5*1000);
    13. } catch (InterruptedException e) {
    14. e.printStackTrace();
    15. }
    16. // 5秒之后强行终止zl-gh线程
    17. t.stop(); // 已过时(不建议使用)
    18. }
    19. }
    20. class MyRunnable3 implements Runnable{
    21. public void run() {
    22. for (int i = 0; i < 10; i++) {
    23. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
    24. try {
    25. Thread.sleep(1000);
    26. } catch (InterruptedException e) {
    27. e.printStackTrace();
    28. }
    29. }
    30. }
    31. }

    合理终止线程的执行(重点)

    1. package com.bjpowernode.java.thread;
    2. public class ThreadTest10 {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. // 创建线程对象
    5. MyRunnable4 m = new MyRunnable4();
    6. Thread t = new Thread(m);
    7. // 设置线程名字
    8. t.setName("zl-gh");
    9. // 启动线程
    10. t.start();
    11. // 5秒之后终止zl-gh线程
    12. try {
    13. Thread.sleep(5*1000);
    14. } catch (InterruptedException e) {
    15. e.printStackTrace();
    16. }
    17. // 终止zl-gh线程
    18. m.run = false;
    19. }
    20. }
    21. class MyRunnable4 implements Runnable{
    22. // 打一个布尔标记
    23. boolean run = true;
    24. public void run() { // 是true才会执行线程
    25. for (int i = 0; i < 10; i++) {
    26. if(run){
    27. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
    28. try {
    29. Thread.sleep(1000);
    30. } catch (InterruptedException e) {
    31. e.printStackTrace();
    32. }
    33. }else{
    34. // false就return结束了,在这里可以进行保存数据的操作
    35. return;
    36. }
    37. }
    38. }
    39. }

    5.线程的调度(了解)

    1、常见的线程调度模型有哪些?

    (1)抢占式调度模型:哪个线程的优先级比较高,抢到的CPU时间片的概率就高一些/多一些;java采用的就是抢占式调度模型

    (2)均分式调度模型:平均分配CPU时间片。每个线程占有的CPU时间片时间长度一样;平均分配,一切平等。有一些编程语言,线程调度模型采用的是这种方式。
    2、java中提供了哪些方法是和线程调度有关系的呢?

    (1)实例方法:
              void setPriority(int newPriority) 设置线程的优先级
              int getPriority() 获取线程优先级
              最低优先级1、默认优先级是5、最高优先级10
              优先级比较高的获取CPU时间片可能会多一些。(但也不完全是,大概率是多的) 
    (2)静态方法:
              static void yield()  让位方法
              暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程
              yield()方法不是阻塞方法;让当前线程让位,让给其它线程使用
              yield()方法的执行会让当前线程从“运行状态”回到“就绪状态”。
              注意:在回到就绪之后,有可能还会再次抢到。
    (3)实例方法:
              void join()  合并线程
              例:t.join(); 当前线程进入阻塞t线程执行,直到t线程结束。当前线程才可以继续

    5.1 线程优先级

    优先级较高的,只是抢到的CPU时间片相对多一些。
    大概率方向更偏向于优先级比较高的。

    1. package com.bjpowernode.java.thread;
    2. public class ThreadTest11 {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. System.out.println("最高优先级"+Thread.MAX_PRIORITY); // 10
    5. System.out.println("最低优先级"+Thread.MIN_PRIORITY); // 1
    6. System.out.println("最高优先级"+Thread.NORM_PRIORITY);// 5
    7. // 获取当前线程对象,获取当前线程的优先级
    8. Thread currentThread = Thread.currentThread();
    9. System.out.println(currentThread.getName()+
    10. "线程的优先级是"+currentThread.getPriority()); // main线程的优先级是5
    11. // 设置主线程的优先级为1
    12. Thread.currentThread().setPriority(1);
    13. // 调用下面的线程
    14. Thread t = new Thread(new MyRunnable5());
    15. t.setPriority(10); // t线程优先级设置为10
    16. t.setName("zl-gh");
    17. t.start();
    18. // 主线程的for循环
    19. for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    20. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
    21. }
    22. }
    23. }
    24. class MyRunnable5 implements Runnable{
    25. public void run() {
    26. // 获取线程默认的优先级
    27. // System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程的优先级"+Thread.currentThread().getPriority()); // zl-gh线程的优先级5
    28. // t线程的for循环;优先级较高,抢夺的CPU时间片也多,先执行结束
    29. for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    30. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
    31. }
    32. }
    33. }

    5.2 线程让位

    让位:当前线程暂停,回到就绪状态,让给其它线程
    静态方法:Thread.yield();

    1. package com.bjpowernode.java.thread;
    2. public class ThreadTest12 {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. // 创建线程对象
    5. Thread t = new Thread(new MyRunnable6());
    6. // 修改线程名字
    7. t.setName("zl-gh");
    8. // 启动线程
    9. t.start();
    10. for (int i = 1; i <= 10000; i++) {
    11. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
    12. }
    13. }
    14. }
    15. class MyRunnable6 implements Runnable{
    16. public void run() {
    17. for (int i = 1; i <= 10000; i++) {
    18. // 每100个让位一次
    19. if(i%100 == 0){
    20. Thread.yield();// 当前线程暂停一下,让给主线程。
    21. }
    22. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
    23. }
    24. }
    25. }

    5.3 线程合并

    实例方法:void join()  合并线程

    1. package com.bjpowernode.java.thread;
    2. public class ThreadTest13 {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. System.out.println("main begin");
    5. // 创建线程对象
    6. Thread t = new Thread(new MyRunnable7());
    7. // 修改线程的名字
    8. t.setName("zl-gh");
    9. // 启动线程
    10. t.start();
    11. // 合并线程
    12. try {
    13. // t合并到当前线程中,当前线程受阻塞,t线程执行直到结束。
    14. t.join();
    15. } catch (InterruptedException e) {
    16. e.printStackTrace();
    17. }
    18. System.out.println("main over"); // 最后执行
    19. }
    20. }
    21. class MyRunnable7 implements Runnable{
    22. public void run() {
    23. for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    24. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
    25. }
    26. }
    27. }

    结束语

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