多线程的学习第二篇

多线程

线程是为了解决并发编程引入的机制.
线程相比于进程来说,更轻量
~~ 更轻量的体现:

• 创建线程比创建进程,开销更小
• 销毁线程比销毁进程,开销更小
• 调度线程比调度进程,开销更小

进程是包含线程的.
同一个进程里的若干线程之间,共享着内存资源和文件描述符表

每个线程被独立调度执行.每个线程都有自己的状态/优先级/上下文/记账信息

进程是操作系统资源分配的基本单位
线程是操作系统调度执行的基本单位

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Thread类 ~~ 五种创建线程的写法

1.继承Thread,重写run
2.实现Runnable,重写run
3.使用匿名内部类,继承Thread
4.使用匿名内部类,实现 Runnable
5.使用lambda表达式

使用了不同的方式来描述, Thread里的任务是什么.
上述办法,只是语法规则不同,本质上都是一样的方式.
~~ 这些方法创建出来的线程,都是一样的.

对Thread的run方法和start方法的区别
run ~~ 描述了线程要做的工作.
start ~~ 真的在操作系统内核里弄了个线程,并且让新线程调用run方法.

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Thread的用法

Thread 的常见构造方法

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(Runnable target, String name)
Thread(String name)
这2个方法的参数String name
=> 给线程起个名字 ~~ 为了方便调试
线程默认的名字,叫做thread-0之类的…
thread-1, 2, 3
为了加深印象,写个线程名字为myThread的代码,通过 JConsole 观察线程的名字

public class ThreadDemo6 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                    System.out.println("hello");
                }
            }
        },"myThread");
        t.start();
    }
}

这图中没有主线程的存在 ~~ 主线程执行完了start之后,紧接着就结束了main方法.
对于主线程来说, main方法完了，自己也就没了.
myThread线程也是如此,run方法执行完了,此时线程也就没了.
图示:

两个线程在微观上,可能是并行(两个核心),也可能是并发的(一个核心)
宏观上感知不到(应用程序这里)，咱们看到的始终是随机执行,抢占式调度…
操作系统决定到底怎么使用CPU, 我们是不知道的.

Thread的几个常见属性

属性	属性
ID	getId()
名称	getName()
状态	getState()
优先级	getPriority()
是否后台线程	isDaemon()
是否存活	isAlive()
是否被中断	isInterrupted()

getId(): 获取到线程的ID, ID 是线程的唯一标识，不同线程不会重复
getName(): 获取到构造方法里的名字
getState(): 获取到线程状态, 状态表示线程当前所处的一个情况(Java里线程的状态要比操作系统原生的状态更丰富一些)
getPriority(): 优先级,这个不仅可以获取,还可以进行设置,优先级高的线程理论上来说更容易被调度到 ,但是呢,实际上起不到什么作用!!!
isDaemon(): 是否是“守护线程”,也可以叫做是“后台线程” ~~ 相对应的还存在“前台线程”这个概念.
~~ 玩手机的时候,手机上一般都会运行多个APP,在运行多个APP的时候,你打开微信,来聊天,此时微信就处在‘’前台‘’的状态.然后,你想打游戏,就切到王者荣耀的游戏界面.这时,微信就跑到了‘’后台‘’.
前台线程: 会阻止进程结束, 前台线程的工作没做完, 进程是不会结束的
后台线程: 不会阻止进程结束, 后台线程工作没做完, 进程也是可以结束的
代码里手动创建的线程,默认都是前台线程,包括 main 默认也是前台的.
其他的 JVM 自带的线程都是后台的
~~ 也可以使用 setDaemon 设置成后台线程.
是“后台线程”,就是‘’守护线程‘’.

注:要把线程是否是后台,和线程调度切换,区分开,两者不是一回事.
线程的后台前台,只是取决于你调用的setDaemon这个方法做了什么…

isAlive(): 在真正调用start之前,调用t.isAlive 就是 false.调用start之后, isAlive就是 true.
在真正调用start之前,调用t.isAlive 就是 false.调用start之后, isAlive就是 true.
~~ 另外,如果内核里线程把 run千完了,此时线程销毁, pcb随之释放,
但是 Thread t这个对象还不一定被释放的,此时isAlive 也是 false.

Thread t这个对象还不一定被释放的,此时isAlive 也是 false的例子:

如果t的run还没跑, isAlive 就是false
如果t的run正在跑, isAlive 就是true
如果t的run跑完了, isAlive 就是false

时刻牢记!!线程之间是并发执行的,并且是抢占式调度的.

线程调度,就好比,顾客们去餐馆吃饭一样.
如果把CPU 想象成餐馆,每个线程就是来餐馆吃饭的人
假设ABCD这四个人是天天来的常客 工
但你无法确定,今天来的这四个人的顺序是ABCD,还是DCBA,还是BADC……
由于每个人的行为之间都是独立的.A这个来的时间和BCD是没关系的.
即使假设,按照ABCD顺序来了.如果这四个人来的时间差很多,是一个接一个来的,此时也无法保证,上菜的顺序也是ABCD……. => 充满了完全不可预期的因素

以前写代码,只要读懂代码的顺序,就是固定按照从上到下的顺序来执行的…
但是现在不是了,理解多线程代码,要考虑无数种顺序.

中断一个线程

中断的意思是,不是让线程立即就停止,而是通知线程,你应该要停止了.
是否真的停止,取决于线程这里具体的代码写法.
例子: 暑假在家的时候,你正在打王者,突然,你妈喊你下楼去买包盐,
你的选择如下:
1.放下游戏,立即就去.
2.打完这把,再去,稍后处理.
3.假装没听见,就完全不处理.
不同的选择,就对应不同的结果

停止线程的方式

目前常见的有以下两种方式：

1.使用标志位来控制线程是否要停止.

示例代码

public class ThreadDemo8 {
    public static boolean flag = true;
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(()->{
            while (flag){
                System.out.println("hello thread");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        });
        t.start();

        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        //在主线程里就可以随时通过 flag变量的取值,来操作t线程是否结束.
        flag = false;

    }
}

运行结果

这个代码之所以能够起到,修改flag, t 线程就结束
=> 完全取决于t 线程内部的代码.代码里通过flag控制循环.
这个线程是否要结束,啥时候结束都是线程内部自己代码来决定的.
缺陷
自定义变量这种方式不能及时响应.尤其是在sleep 休眠的时间比较久的时候

2.使用Thread自带的标志位进行判定

~~ 它是可以唤醒上面的这个sleep这样的方法的.
示例代码

public class ThreadDemo9 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t =new Thread(()->{
            while (!Thread.currentThread().isInterrupted()){
                System.out.println("hello thread");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t.start();
        Thread.sleep(3000);
        t.interrupt();
    }
}

!Thread.currentThread().isInterrupted()
它是Thread类的静态方法,通过这个方法可以获取到当前线程.
哪个线程调用的这个方法,就是得到哪个线程的对象引用. ~~ 很类似于this
在博主所写的上述代码中,是在t.run中被调用的.此处获取的线程就是t线程.

isInterrupted() ~~ 前面加了个‘!,表示逻辑取反.
为true表示被终止.
为false表示未被终止.(应该要继续走)

​ t.interrupt(); => 终止 t 线程

​ 注: isInterrupted() => 这个方法背后,就相当于是判定一个boolean变量
​ t.interrupt() => 就是在设置这个 boolean 变量

​ main 线程调用 t.interrupt() 相当于main通知 t 线程你要终止了.

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

为啥 sleep要清除标志位?
唤醒之后,线程到底要终止,还是不要到底是立即终止还是稍后,就把选择权
交给程序猿自己了!!!

等待一个线程

~~ join()
线程是一个随机调度的过程.
等待线程,做的事情,就是在控制两个线程的结束顺序.
示例代码

public class ThreadDemo10 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                System.out.println("hello thread");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t.start();
        System.out.println("join 之前");
        try {
            t.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("join 之后");
    }
}

运行结果

画图对代码进行解释:

主线程,等待 t 线程彻底执行完毕之后,才继续往下执行了

假设开始执行join的时候, t 线程已经结束了,此时join 会咋样?
如果是执行join的时候, t 线程已经结束了join不会阻塞,就会立即返回 => 保证线程的结束顺序

方法	说明	理解
public void join()	等待线程结束	无参数版本,“死等”,不见不散
public void join(long millis)	等待线程结束，最多等 millis 毫秒	指定一个超时时间(最大等待时间) ~~ 这种操作方式是更常见的 ~~ 死等很容易出问题
public void join(long millis, int nanos)	同理，但可以更高精度	不做注释

文章总结 ❤️❤️❤️

Thread 类
标准库提供的,用来操作线程的类

1. 创建线程
2. Thread的一些属性和方法
3. 终止线程
   isInterruptted => 判定, interrupt => 中断
   线程 A 只是通知线程 B 是否要终止, B 线程是否要终止, 看 B 线程有关代码的写法!!!
   为什么不设计成 A 让 B 终止, B 就立即终止呢?
   => A,B线程之间是并发执行的,随机调度的,导致B这个线程执行到哪里了, A线程是不知道的.
4. 等待线程 ~~ join
   在线程t1中,调用线程t2.join,让线程t1等待线程t2结束,此时线程t1就会进入阻塞等待的状态.

知识扩展

多线程是实现并发编程的基础方式.比较接近系统底层,使用起来不太友好
为了简化并发编程,也引入了很多更方便,更不容易出错的写法
比如,erlang(编程语言),引入actor 模型.
go，引入了csp模型
js, 使用回调的方式 => async await
python => async await
……