JAVA多线程（一）

本篇博客主要介绍线程概念、线程的创建、线程状态以及线程的常用方法！

一、基本概念

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

• 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。

线程与进程.png

单核CPU与多核CPU

• 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。

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、多个人做同一件事

二、线程的创建（三种方式）

1.继承Thread类(重点)

1. 自定义线程类继承Thread类
2. 重写Thread类的run方法
3. 创建自定义线程类对象，调用start()方法

// 创建线程方式一：继承Thread类，实现run()方法， 调用start()方法开启线程
// 总结：线程开启之后不一定立即执行，由CPU调度执行
public class TestThread1 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // run方法：线程体
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看代码"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个线程对象
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
        // 调用start方法
        testThread1.start();
        // 主方法：main线程
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程"+i);
        }
    }
}

2.实现Runnable接口（重点）

1.定义一个类实现Runnable接口
2.实现Runnable接口的run()方法
3.新建该类的线程类对象，调用start()方法

// 创建线程方式二：实现runnable接口; 重写run()方法；创建Thread对象(需要丢入Runnable接口实现类)，调用start()方法开启线程
public class TestThread3 implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看代码" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个Runnable接口实现类的对象
        TestThread3 thread3 = new TestThread3();
        // 创建一个线程对象，通过线程对象来开启我们的线程，代理
        Thread thread = new Thread(thread3);
        thread.start();

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程" + i);
        }
    }
}

3.继承Callable接口（了解）

1.创建一个类实现Callable接口
2.实现Callable接口的call方法
3.创建实现Callable接口的类对象
4.创建执行服务ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(线程数)
5.提交使得线程进入就绪状态Future<> r1 = service .submit(实现Callable接口的类)
6.获取提交结果 rs1 = r1.get()
7.关闭服务service.shutdown()

// 创建线程方式三：实现Callable接口
public class TestCallable implements Callable {

    private String name;
    private String url;

    public TestCallable(String url, String name) {
        this.name = name;
        this.url = url;
    }

    @Override
    public Boolean call() throws Exception {
        WebDownLoader webDownLoader = new WebDownLoader();
        webDownLoader.downLoad(this.url, this.name);
        System.out.println(this.name + "下载完成!");
        return true;

    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        TestCallable t1 = new TestCallable("https://ss1.bdstatic.com/70cFvXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=2800189401,4260987560&fm=26&gp=0.jpg", "1.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://ns-strategy.cdn.bcebos.com/ns-strategy/upload/fc_big_pic/part-00527-1400.jpg", "2.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://ss3.bdstatic.com/70cFv8Sh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=760070108,1900073437&fm=26&gp=0.jpg", "3.jpg");
        // 创建执行服务
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
        // 提交执行
        Future r1 = ser.submit(t1);
        Future r2 = ser.submit(t2);
        Future r3 = ser.submit(t3);
        // 获取结果
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();
        // 关闭服务
        ser.shutdown();
    }
}
class WebDownLoader {
    public void downLoad(String url, String name) {
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

三、线程状态

线程状态图：

线程状态图.png

下面我们结合这张图来介绍线程的几个状态以及几个常用指令

1.线程的停止

jdk虽然提供了两个线程停止的方法stop()与destory(),但是JDK并不建议我们这样做，在实际的操纵过程中，我们一般让线程正常停止或者设置标志位来使得线程停止

// 测试停止
// 1.建议线程正常停止  ---> 利用次数，不建议使用死循环
// 2.建议使用标志位  ---> 设置一个标志位
// 3.不要使用stop或者destory等过时的方法或者jdk不建议使用的方法
public class TestStop implements Runnable {
    // 线程停止标志位
    private boolean flag = true;
    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while(this.flag) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i ++ );
        }
    }

    // 停止线程方法
    public void stop() {
        this.flag = false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestStop testStop = new TestStop();
        Thread thread = new Thread(testStop, "子线程1");
        thread.start();

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            if(i == 900) {
                testStop.stop();
                System.out.println("子线程停止了！");
            }
        }
    }
}

2.线程休眠

通过调用Thread.sleep(休眠毫秒数)方法，就可实现线程的休眠，线程进入阻塞状态。
线程休眠方法可以模拟计时以及模拟网络延时的问题
注意：线程进入阻塞状态之后，不会释放锁！

// 模拟倒计时
public class TestSleep2 {

    public static void tenDown() throws InterruptedException {
        int num = 10;
        while(num > 0) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(num--);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        tenDown();
    }
}

3.线程礼让（yield）

• 让当前正在执行的线程暂停但不阻塞
• 将线程从运行状态变为就绪状态
• 让CPU重新调度，礼让不一定成功，看CPU心情

public class TestYield {

    public static void main(String[] args) {
        MyYield myYield = new MyYield();
        new Thread(myYield, "a").start();
        new Thread(myYield, "b").start();
    }
}

class MyYield implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始！");
        Thread.yield();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程结束！");
    }
}

多次运行结果如下：

结果一.png

结果二.png

从运行结果可以看出，每次运行结果都不一样，礼让不一定成功，需要看CPU的调度！

4.线程合并（join,这里我认为翻译为线程插队更合适）

• join合并线程，待此线程执行完毕之后再执行其他线程，该线程在执行过程中使得其他线程阻塞！
• 可以想象成插队

public class TestJoin implements Runnable{


    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("线程VIP来了" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TestJoin testJoin = new TestJoin();
        Thread thread = new Thread(testJoin);
        thread.start();

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            if(i==50) {
                thread.join();   // 线程来插队了
            }
        }
    }
}

5. 线程状态检测

jdk文档中线程包含如下六种状态：

线程状态.png

调用线程对象的getState()方法即可获得线程状态！

public class TestState {

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("//////");
        });

        Thread.State state =  thread.getState();
        thread.start();

       while(Thread.State.TERMINATED != state) {
            System.out.println(state);
            try {
                Thread.sleep(1000);
                state = thread.getState();
                System.out.println(state);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

6.线程优先级(Priority)

• 通过调用线程对象的setPriority()方法实现
• 如果要设置线程优先级，在调用start()方法之前设置优先级
• 线程的优先级大于等于10小于等于1
• 线程的优先级高不一定就先运行，运行顺序具体还要看CPU的调度

public class TestPriority extends Thread {

    public static void main(String[] args) {
        // 查看Main函数的优先级
        System.out.println("main--->" + Thread.currentThread().getPriority());


        MyPriority myPriority = new MyPriority();

        Thread t1 = new Thread(myPriority, "线程1");
        Thread t2 = new Thread(myPriority, "线程2");
        Thread t3 = new Thread(myPriority, "线程3");
        Thread t4 = new Thread(myPriority, "线程4");
        Thread t5 = new Thread(myPriority, "线程5");
        Thread t6 = new Thread(myPriority, "线程6");

        t1.start();

        // 如果要设置优先级，先设置优先级，再启动
        // 线程的优先级值大于等于1小于等于10
        t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);    // MIN_PRIORITY = 1
        t2.start();

        t3.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);   // MAX_PRIORITY = 10
        t3.start();

        t4.setPriority(4);
        t4.start();

        t5.setPriority(5);
        t5.start();

        t6.setPriority(6);
        t6.start();
    }
}

class MyPriority implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----->" + Thread.currentThread().getPriority());
    }
}

7. 守护线程（daemon）

• 线程分为 用户线程与守护线程
• java虚拟机必须保证用户线程执行完毕（比如我们的main线程）
• 虚拟机不用等待守护线程执行完毕(后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收。。。都是守护线程)
• 程序停止了，守护线程也就停止了
• 调用线程对象的setDaemon(true)设置线程为守护线程

public class TestDaemon {

    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        Thread gt = new Thread(god);
        gt.setDaemon(true);   // 将该线程设置为守护线程，默认为flase
        gt.start();

        new Thread(new You()).start();    // 启动一般线程
    }


}

class You implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("你开心的活着！" + i);
        }
        System.out.println("=======goodbye world!");
    }
}

class God implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("上帝守护着你!");
        }
    }
}