多线程（1）

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一、多线程概述

1.概念

1.1 程序、进程、线程

程序(program)是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码，静态对象。

进程(process)是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程:有它自身的产生、存在和消亡的过程。 ------ 生命周期

• 如:运行中的QQ，运行中的MP3播放器
• 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

线程(thread)：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 会带来安全的隐患。

进程可以细化为多个线程。
每个线程，拥有自己独立的：虚拟机栈、程序计数器
多个线程，共享同一个进程中的结构：方法区、堆。

1.2 单核cpu和多核cpu

单核CPU：其实是假的多线程，因为在一个时间单元内，也只能执行一个线程的任务。多个线程交替进行。

多核CPU：才能更好的发挥多线程的效率。

一个Java应用程序java.exe,其实至少个线程: 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。

1.3 并行和并发

并行：多个cpu同时执行多个任务。
并发：一个cpu（采用时间片）同时执行多个任务。

2.优点

背景:以单核CPU为例，只使用单个线程先后完成多个任务(调用多个方法)，肯定比用多个线程来完成用的时间更短，为何仍需多线程呢?

多线程程序的优点:
1.提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义，可增强用户体验。
2.提高计算机系统CPU的利用率
3.改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理解和修改

3.何时需要

1.程序需要同时执行两个或多个任务。
2.程序需要实现一些需要等待的任务时，用户输入，文件读写，网络操作，搜索等。
3.需要一些后台运行的程序时。

二、继承Thread类

1.多线程创建的方式一：继承于Thread类

步骤：
1.创建一个继承于Thread类的子类
2.重写Thread类的run()方法 —> 将此线程执行的操作声明在run()中
3.创建Thread类的子类的对象
4.通过此对象调用start()：①启动当前线程 ②调用当前线程的run()

代码实现：

/*
例子：遍历100以内的所有的偶数
*/
public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();

        //问题一：我们不能通过直接调用run()的方式启动线程。
//        myThread.run();
        //问题二：在启动一个线程，遍历以内的偶数。不可以还让已经start()的线程去执行，会报IllegalThread
//        myThread.start();

        //我们需要重新创建一个线程的对象
        MyThread myThread2 = new MyThread();
        myThread2.start();
    }
}

class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i % 2 ==0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
            }
        }
    }
}

2.线程常用方法

测试Thread中的常用方法：

• start():启动当前线程：调用当前线程的run()方法
• run();通常需要重写Thread类的run方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
• currentThread():静态方法，返回执行当前代码的线程。
• getName():获取当前线程名字
• setName():设置当前线程的名字
• yield():释放当前cpu执行权
• join()：在线程a中调用线程b的join()方法，此时线程a进入阻塞状态，直到线程b执行完以后，线程a才结束阻塞状态。
• stop（）：已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。
• sleep(long millitime):让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒时间内，当前线程是堵塞状态。
• isAlive()：判断当前线程是否存活。

3.线程的优先级

3.1 调度策略
时间片
抢占式：高优先级的线程抢占CPU

3.2 Java的调度方法

• 同优先级线程组成先进先出队列(先到先服务)，使用时间片策略
• 对高优先级，使用优先调度的抢占式策略

3.3 线程的优先级等级

• MAX_PRIORITY: 10
• MIN_PRIORITY:1
• NORM_PRIORITY: 5 —>默认的优先级

3.4 涉及的方法

• getPriority():返回线程优先值
• setPriority(int newPriority):改变线程的优先级

3.5 说明

• 线程创建时继承父线程的优先级
• 低优先级只是获得调度的概率低，并非一定是在高优先级线程之后才被调用

注意：
线程通信：wait() / notify() / notifyAll()：此三个方法定义在Object类中。

3.6 线程的分类：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。

4.案例：多窗口卖票

/**
 * 创建多线的方式一：通过继承Thread类的方式
 * 例子：创建三个窗口卖票，总票数为100张
 * 存在线程安全问题，待解决。
 *
 * @Author: Guohai
 * @Date: 2020-06-22 17:14
 */
public class WindowTest {
    public static void main(String[] args) {
        Window w1 = new Window();
        Window w2 = new Window();
        Window w3 = new Window();

        w1.setName("窗口1");
        w2.setName("窗口2");
        w3.setName("窗口3");

        w1.start();
        w2.start();
        w3.start();
    }
}

class Window extends Thread{

    private static int ticket = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (ticket > 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票的票号为：" +ticket);
                ticket --;
            }else {
                break;
            }
        }
    }
}

三、 实现runnerable接口的方式

1.创建多线程的方式二：实现runnerable接口的方式

步骤：
1.创建一个实现了Runnable接口的类
2.实现类去实现Runnable中的抽象类：run()
3.创建实现类的对象
4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
5.通过Thread类的对象调用start()

2.案例：多窗口卖票

代码实现：

/**
 * 创建多线的方式二：实现Runnable接口方式
 * 例子：创建三个窗口卖票，总票数为100张
 * 存在线程安全问题，待解决。
 *
 * @Author: Guohai
 * @Date: 2020-06-22 19:10
 */
public class WindowTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        Window1 w = new Window1();

        Thread t1 = new Thread(w);
        Thread t2 = new Thread(w);
        Thread t3 = new Thread(w);

        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

class Window1 implements Runnable{
    /*
     此处不用static修饰的原因，因为上面类中的方法仅仅new了一个类的对象，
     所以个Thread对象实际上只是使用了同一个对象的票。
     */
    private int ticket = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (ticket > 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票，票号为：" +ticket);
                ticket --;
            }else {
                break;
            }
        }
    }
}

四、比较创建线程的两种方式

开发中：优先选择，实现Runnable接口的方式。

原因：
1.实现的方式没有类的单继承性的局限性。
2.实现的方式更适合处理多个线程有共享数据的情况。

联系：public class Thread implements Runnable

相同点：两种方式都需要重写run() ，将线程执行的逻辑声明在run()中。

五、线程的生命周期

后续知识的学习及扩充

多线程（2）
多线程（3）
多线程（4）

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