【JavaEE初阶】线程的概念与创建
文章目录
- 线程的概念
-
- 线程是什么
- 为啥要有线程
- 进程和线程的区别
- Java 的线程 和 操作系统线程 的关系
- 第一个多线程程序
-
- 使用 jconsole 命令观察线程
- 创建线程
-
- 方法一：继承 Thread 类
- 方法2：实现 Runnable 接口
- 方法1、2对比
- 方法3：其他变形
- 多线程的优势
- ⭕总结
本节目标
- 认识多线程
- 创建多线程
线程的概念
线程是什么
Java 给多线程编程提供了内置的支持。 一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
一个线程就是一个 “执行流”. 每个线程之间都可以按照顺讯执行自己的代码. 多个线程之间 “同时” 执行着多份代码。
举个例子：
一家公司要去银行办理业务，既要进行财务转账，又要进行福利发放，还得进行缴社保。
如果只有张三一个会计就会忙不过来，耗费的时间特别长。为了让业务更快的办理好，张三又找来两位同事李四、王五一起来帮助他，三个人分别负责一个事情，分别申请一个号码进行排队，自此就有了三个执行流共同完成任务，但本质上他们都是为了办理一家公司的业务。
此时，我们就把这种情况称为多线程，将一个大任务分解成不同小任务，交给不同执行流就分别排队执行。其中李四、王五都是张三叫来的，所以张三一般被称为主线程（Main Thread）
为啥要有线程
首先, “并发编程” 成为 “刚需”.
- 单核 CPU 的发展遇到了瓶颈. 要想提高算力, 就需要多核 CPU. 而并发编程能更充分利用多核 CPU
资源. - 有些任务场景需要 “等待 IO”, 为了让等待 IO 的时间能够去做一些其他的工作, 也需要用到并发编
程.
其次, 虽然多进程也能实现 并发编程, 但是线程比进程更轻量.
- 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.
最后, 线程虽然比进程轻量, 但是人们还不满足, 于是又有了 “线程池”(ThreadPool) 和 “协程”(Coroutine)
关于线程池和协程博主会在后面一一介绍.此处暂时不做过多讨论.
进程和线程的区别
- 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.
比如之前的多进程例子中，每个客户来银行办理各自的业务，但他们之间的票据肯定是不想让别人知道的，否则钱不就被其他人取走了么。
而上面我们的公司业务中，张三、李四、王五虽然是不同的执行流，但因为办理的都是一家公司的业务，所以票据是共享着的。这个就是多线程和多 进程的最大区别。
- 进程是系统分配资源的最小单位，线程是系统调度的最小单位
Java 的线程 和 操作系统线程 的关系
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 供用户使用(例如 Linux 的 pthread 库).
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
第一个多线程程序
感受多线程程序和普通程序的区别:
- 每个线程都是一个独立的执行流
- 多个线程之间是 “并发” 执行的
程序代码如下：
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
while(true) {
System.out.println("hello thread");
//休眠一秒
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
}
public class TestMian_1 {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new MyThread();
t1.start();
while (true) {
System.out.println("hello main");
//休眠一秒
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
}
以上就是一个简单的多线程的程序
start：真正的创建一个线程（从系统里创建）
MyThread里面的run：描述线程需要干啥
如果按照我们以前的思维，因为我们写的是个死循环，所以应该执行一个语句，但是这是多线程，执行结果如下：
结果显示交替进行，这就展现出了多线程与普通程序的区别
使用 jconsole 命令观察线程
我们可以使用jdk自带的工具 jconsole查看当前Java进程中所有的线程
操作流程如下：
- 第一步，找到jdk
- 第二步，点进去，找到里面的bin文件点进去
- 第三步，点击bin文件夹里面的jconsole
- 第四步，找到你所创建进程
- 第五步，遇到以下情况，直接点击不安全连接就好
- 第六步，点击线程进行查看
创建线程
方法一：继承 Thread 类
- 继承 Thread 来创建一个线程类
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("这里是线程运行的代码");
}
}
- 创建 MyThread 类的实例
MyThread t = new MyThread();
- 调用 start 方法启动线程
t.start(); // 线程开始运行
方法2：实现 Runnable 接口
- 实现 Runnable 接口
class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("这里是线程运行的代码");
}
}
- 创建 Thread 类实例, 调用 Thread 的构造方法时将 Runnable 对象作为 target 参数
Thread t = new Thread(new MyRunnable());
- 调用 start 方法
t.start(); // 线程开始运行
方法1、2对比
对比上面两种方法:
-
继承 Thread 类, 直接使用 this 就表示当前线程对象的引用.
-
实现 Runnable 接口, this 表示的是 MyRunnable 的引用. 需要使用Thread.currentThread()
方法3：其他变形
- 匿名内部类创建 Thread 子类对象
// 使用匿名类创建 Thread 子类对象
Thread t1 = new Thread() {
@Override
public void run() {
System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象");
}
};
- 匿名内部类创建 Runnable 子类对象
// 使用匿名类创建 Runnable 子类对象
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("使用匿名类创建 Runnable 子类对象");
}
});
- lambda 表达式创建 Runnable 子类对象
// 使用 lambda 表达式创建 Runnable 子类对象
Thread t3 = new Thread(() -> System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象"));
Thread t4 = new Thread(() -> {
System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象");
});
多线程的优势
增加运行速度
可以观察多线程在一些场合下是可以提高程序的整体运行效率的。
-
使用 System.nanoTime() 可以记录当前系统的 纳秒 级时间戳.
-
serial 串行的完成一系列运算. concurrency 使用两个线程并行的完成同样的运算
public class ThreadAdvantage {
// 多线程并不一定就能提高速度，可以观察，count 不同，实际的运行效果也是不同的
private static final long count = 10_0000_0000;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 使用并发方式
concurrency();
// 使用串行方式
serial();
}
private static void concurrency() throws InterruptedException {
long begin = System.nanoTime();
// 利用一个线程计算 a 的值
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
int a = 0;
for (long i = 0; i < count; i++) {
a--;
}
}
});
thread.start();
// 主线程内计算 b 的值
int b = 0;
for (long i = 0; i < count; i++) {
b--;
}
thread.join();
// 统计耗时
long end = System.nanoTime();
double ms = (end - begin) * 1.0 / 1000 / 1000;
System.out.printf("并发: %f 毫秒%n", ms);
}
private static void serial() {
// 全部在主线程内计算 a、b 的值
long begin = System.nanoTime();
int a = 0;
for (long i = 0; i < count; i++) {
a--;
}
int b = 0;
for (long i = 0; i < count; i++) {
b--;
}
long end = System.nanoTime();
double ms = (end - begin) * 1.0 / 1000 / 1000;
System.out.printf("串行: %f 毫秒%n", ms);
}
}
运行结果如下：
⭕总结
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