多线程(初阶)

一.初始线程(Thread)

1.1.线程的概念

一个线程就是一个 “执行流”. 每个线程之间都可以按照顺序执行自己的代码. 多个线程之间 “同时” 执行着多份代码. 线程也可以理解成是在进程中独立运行的子任务.

比如,WeChat.exe运行时就有很多的子任务在同时运行。形如，好友视频线程、下载文件线程、传输数据线程等，这些不同的任务或者说功能都可以同时运行，其中每一项任务完全可以理解成是“线程”在工作，传文件、听音乐、发送图片表情等功能都有对应的线程在后台默默地运行.

1.2.线程的优势

1.2.1.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

1.2.2.并发编程

如Windows系列,使用多任务操作系统Windows后，可以最大限度地利用CPU的空闲时间来处理其他的任务，比如一边让操作系统处理正在由打印机打印的数据，一边使用Word编辑文档.所以使用多线程技术后，可以在同一时间内运行更多不同种类的任务.

并行 微观上,同一时刻,两个核心上的进程,是同时执行的
并发 微观上,同一个时刻,一个核心上只能运行一个进程,但是它能够快速的进程切换(宏观让人感知不到).
这些都是内核负责处理的,应用程序感知不到,因此往往把并行和并发,统称为并发

单任务和多任务的模型图

在多任务中,CPU可以在任务1和任务2之间来回切换,使任务2不必等5秒后执行,运行效率提升

1.3.线程和进程的区别

• 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(主要指的是内存和文件描述符表).

进程是系统分配资源的最小单位,线程是系统调度的基本单位(如果每个进程有多个线程,每个线程是独立在CPU调度的)

一个线程是通过一个PCB来描述的,所以一个进程里面可能对应一个PCB,也可能是对应多个.
PCB里的状态,上下文,优先级,记账信息,都是每个线程自己的,各自记录各自的,但是同一个进程的PCB之间,pid是一样的,内存指针和文件描述表也是一样的.

线程模型,天然就是资源共享的,多线程争抢同一个资源(同一个变量)非常容易触发竞争
而进程模型,天然就是资源隔离的,不容易触发,进行进程间的通信的时候,多个进程访问同一个资源,可能出现问题
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,而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.

二.Thread类方法

先来介绍start,就是调用操作系统的API,通过操作系统内核创建线程的PCB,并且把要执行的指令加给PCB,当PCB被调度到CPU上执行的时候,也就执行到了线程run方法中的代码

Thread  t = new MyThread();
t.start();

start是创建了个线程,由新的线程来执行run方法

2.1. java 中创建线程的方法

2.1.1. 继承Thread,重写run

2.1.2. 实现Ruuable接口

2.1.3. 使用匿名内部类,继承Thread

2.1.4.使用匿名内部类,实现Ruunable

2.1.5.使用Lambda表达

2.2.Thread 类及常见方法

2.2.1. Thread的构造方法

方法	说明
Thread()	创建线程对象
Thread(Runnable target)	使用 Runnable 对象创建线程对象
Thread(String name)	创建线程对象，并命名
Thread(Runnable target, String name)	使用 Runnable 对象创建线程对象，并命名

Thread t1 = new Thread();
Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
Thread t3 = new Thread("名字");
Thread t4 = new Thread(new MyRunnable(), "名字");

2.2.2.Thread的几个常见属性

• ID 是线程的唯一标识，不同线程不会重复
• 名称是各种调试工具用到
• 优先级高的线程理论上来说更容易被调度到
• 关于后台线程，需要记住一点：JVM会在一个进程的所有非后台线程结束后，才会结束运行。
• 是否存活，即简单的理解，为 run 方法是否运行结束了

1.前/后台线程

前台线程,会阻止进程结束,前台线程的工作没完成,进程是结束不了的
后台线程,不会阻止进程结束,后台线程工作没完成,进程也是可以结束的
手动创建的线程,默认都是前台的,包括main默认也是前台的其他的jvm自带的线程都是后台线程
也可以手动的使用setDeamon设置成后台线程(守护线程)

2.是否存活

在调用是start之前,调用isAlive()是false,调用start之后,isAlive就是true,如果内核里线程把run运行完了,此时线程销毁,pcb随之释放,但是Thread t这个对象不一定被释放,此时isAlive是false

public class Thread5 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread(()->{
            while (true){
                System.out.println("Hellp Thread !");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        });
        System.out.println(t.isAlive());
        t.start();
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(t.isAlive());

        }
    }
}

t的run还没跑,isAlive就是false
t的run还在跑,isAlive就是true
t的run跑完l,isAlivejiusfalse

3.线程中断

中断的意思是,不是让线程立即终止,而是通知,应该要停止,是否真的停止,取决于线程具体的代码写法

1. 使用标志位来控制位线程是否要停止

2. 使用Thread自带的标志位,来进行判断

方法	说明
public void interrupt()	中断对象关联的线程，如果线程正在阻塞，则以异常方式通知，否则设置标志位
public static boolean interrupted()	判断当前线程的中断标志位是否设置，调用后清除标志位
public boolean isInterrupted()	判断对象关联的线程的标志位是否设置，调用后不清除标志位

intterrupt做两件事
1.把线程内部的标志位(boolean)给设置成true
2.如果线程在进行sleep,就会触发异常,把sleep唤醒,但是sleep在唤醒的时候,会把刚才设置的这个标志,在设置回false

如果线程因为调用 wait/join/sleep 等方法而阻塞挂起，则以 InterruptedException 异常的形式通
知，清除中断标志
当出现 InterruptedException 的时候, 要不要结束线程取决于 catch 中代码的写法. 可以选择
忽略这个异常, 也可以跳出循环结束线程.
如下列图片

2.2.3.等待一个线程join

线程是一个随机调度的过程,等待线程,就是控制两个线程的结束顺序

方法	说明
public void join()	等待线程结束
public void join(long millis)	等待线程结束，最多等 millis 毫秒
public void join(long millis, int nanos)	同理，但可以更高精度

当开始执行的时候,他已经结束,此时join不会阻塞,就会立即返回

2.2.4. 休眠当前线程

让线程休眠,本质上就是让这个线程不参与调度

方法	说明
public static void sleep(long millis) throws InterruptedException	休眠当前线程 millis毫秒
public static void sleep(long millis, int nanos) throws InterruptedException	可以更高精度的休眠

一旦线程进入阻塞状态,对应PCB就进入阻塞队列,此时就暂时无法参与调度

PCB是使用链表来组织的(并不具体)实际的情况并不是一个简单的链表,这是一系列以链表为核心的数据结构

2.3. 线程的状态

状态是针对当前的线程调度的情况来描述的,线程是调度的基本单位,状态是线程的属性

2.3.1.java中线程的状态

在java对于线程的状态,进行细化

线程的状态是一个枚举类型Thread.State

public static void main(String[] args) {
        for (Thread.State state: Thread.State.values()) {
            System.out.println(state);
        }
  }

• NEW: 安排了工作, 还未开始行动
• RUNNABLE: 可工作的. 又可以分成正在工作中和即将开始工作.
• BLOCKED:这几个都表示排队等着其他事情
• WAITING: 这几个都表示排队等着其他事情
• TIMED_WAITING: 这几个都表示排队等着其他事情
• TERMINATED: 工作完成了.

2.3.2.线程状态和转移

先简单了解一下