Java基础-多线程

1.程序、进程、线程

1.1程序：

• 是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令集合。即指一段静态代码，静态对象。

1.2进程：

• 是程序的一次执行过程（正在运行的一个程序），是一个动态的过程，有它自身的生产、存在、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。

1.3线程：

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->它们从同一堆栈中分配对象，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隐患。

1.4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。

1.5单核cpu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。例如:虽然有多车道,但是收费站只有一个工作人员在收费,只有收了费才能通过,那么CPU就好比收费人员。如果有某个人不想交钱,那么收费人员可以把他“挂起” (晾着他,等他想通了,准备好了钱,再去收费)。但是因为CPU时间单元特别短,因此感觉不出来。
• 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。

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…
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()

2.1 Thread类

构造器

Thread():创建新的Thread对象
Thread(String threadname):创建线程并指定线程实例名
Thread(Runnable target):指定创建线程的目标对象,它实现了Runnable接口中的run方法
Thread(Runnable target, String name):创建新的Thread对象

2.2 API中创建线程的两种方式

JDK1.5之前创建新执行线程有两种方法:

继承Thread类的方式
实现Runnable接口的方式

方式一:继承Thread类

1)定义子类继承Thread类。
2)子类中重写Thread类中的run方法。
3)创建Thread子类对象,即创建了线程对象。
4)调用线程对象start方法:启动线程,调用run方法。

注意点:

1,如果自己手动调用run()方法,那么就只是普通方法,没有启动多线程模式。
2, run()方法由JVM调用,什么时候调用,执行的过程控制都有操作系统的CPU调度决定。
3,想要启动多线程,必须调用start方法。
4·一个线程对象只能调用一次start()方法启动,如果重复调用了,则将抛出以上的异常"lllegalThreadStateException"。

方式二:实现Runnable接口

1)定义子类,实现Runnable接口。
2)子类中重写Runnable接口中的run方法。
3)通过Thread类含参构造器创建线程对象。
4)将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造器中。
5)调用Thread类的start方法:开启线程,调用Runnable子类接口的run方法。

新增方式一:实现Callable接口

与使用Runnable相比, Callable功能更强大些

• 相比run()方法,可以有返回值

• 方法可以抛出异常

• 支持泛型的返回值

• 需要借助FutureTask类,比如获取返回结果

  Future接口

• 可以对具体Runnable, Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果等。

• Futrue Task是Futrue接口的唯一的实现类

• FutureTask同时实现了Runnable, Future接口。它既可以作为Runnable被线程执行,又可以作为Future得到Callable的返回值

新增方式二:使用线程池

背景:经常创建和销毁、使用量特别大的资源,比如并发情况下的线程,对性能影响很大。
思路:提前创建好多个线程,放入线程池中,使用时直接获取,使用完改回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
好处:
• 提高响应速度(减少了创建新线程的时间)
• 降低资源消耗(重复利用线程池中线程,不需要每次都创建)
• 便于线程管理

			corePoolSize:核心池的大小
			maximumPoolSize:最大线程数
			keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止

继承方式和实现方式的联系和区别

区别

继承Thread:线程代码存放Thread子类run方法中。
实现Runnable:线程代码存在接口的子类的run方法。

实现方式的好处

避免了单继承的局限性
多个线程可以共享同一个接口实现类的对象,非常适合多个相同线程来处理同一份资源。

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,直到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

3.线程的调度

4.线程的优先级

5.线程的分类

Java中的线程分为两类:一种是守护线程,一种是用户线程。
• 它们在几乎每个方面都是相同的,唯一的区别是判断JVM何时离开。
• 守护线程是用来服务用户线程的,通过在start()方法前调用thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程。
• Java垃圾回收就是一个典型的守护线程。
• 若JVM中都是守护线程,当前JVM将退出。
• 形象理解:兔死狗烹,鸟尽弓藏

6.线程的生命周期

要想实现多线程，必须在主线程中创建新的线程对象。Java语言使用thread类及其子类的对象来表示线程，在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下五种状态：
• 新建：当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时,新生的线程对象处于新建状态。
• 就绪：处于新建状态的线程被start()后,将进入线程队列等待CPU时间片,此时它已具备了运行的条件,只是没分配到CPU资源。
• 运行：当就绪的线程被调度并获得CPU资源时,便进入运行状态, run()方法定义了线程的操作和功能。
• 阻塞：在某种特殊情况下,被人为挂起或执行输入输出操作时,让出CPU并临时中止自己的执行,进入阻塞状态。
• 死亡：线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止或出现异常导致结束。