JavaEE 【知识改变命运】02 多线程（1）

news2024/11/24 17:29:49

文章目录

  • 线程是什么？
    • 1.1概念
      • 1.1.1 线程是什么？
      • 1.1.2 为什么要有线程
      • 1.1.3 进程和线程的区别
      • 1.1.4 思考：执行一个任务，是不是创建的线程或者越多是不是越好？（比如吃包子比赛）
      • 1.1.5 ) Java 的线程 和 操作系统线程 的关系
    • 1.2 对多线程程序的理解
      • 1.2.1 ) Java 的线程 和 操作系统线程 的关系
    • 1.3 创建线程的两种方式
      • 1.3.1 继承 Thread 类
      • 1.3.2实现Runnable接口
      • 1.3.3两者创建方法的对比
      • 1.3.4 其他形式创建
        • 1.3.4.1 匿名类创建Thread子类对象
        • 1.3.4.2匿名内部类创建 Runnable ⼦类对象
        • 1.3.4.2 lambda 表达式创建 Runnable ⼦类对象
    • 1.4 jconsloe使用

线程是什么？

1.1概念

1.1.1 线程是什么？

  1. 线程是就是一个执行流，每个执行流之间都可以按照一定顺子执行自己的代码，多个线程可以”同时“执行多分代码
  2. 举例：进程就像一个程序，比如qq，迅雷，进程是程序的一次执行过程，或者是正在运行的一个程序，是动态的过程有它自己的产生存在和消亡的过程
  3. 线程是又进程创建的，是进程的一个实体，一个进程可以拥有多个线程，把迅雷比作一个进程，而同时下载多条视频，就是多条线程在工作。

1.1.2 为什么要有线程

  1. “并发式编成”已经成为了编成界的“刚需”
  2. 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.
  3. 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.
  4. 重点：进程虽然可以进程并发编成，但是线程比进程更轻量。

解释：进程的创建也需要申请资源，而申请资源对于系统的性能影响比较大。
在这里插入图片描述
举个例子：张三要开一个工厂，工业园相当于是操作系统，地皮是固定的，张三的工厂就像一个进程，生产线就像一个线程，张三的工厂是生产皮包的，里面只有一条生产线，现在我们要提高产量，是重新建一个场比较好？，还是在原来的工厂中加一条生产线好呢？，肯定是只增加一条生产线，这样就节省了工业园地皮的面积资源，也利用张三工厂的面积资源，线程的出现更好的利用了系统的资源。
在这里插入图片描述

  1. 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。

  1. 线程虽然比进程更轻量，但是⼈们还不满⾜, 于是⼜有了 “线程池”(ThreadPool) 和 “协程”(Coroutine)

1.1.3 进程和线程的区别

1.进程里面包含线程：每一个进程里面至少包含一个主线程
2.进程是申请资源的最小单位
3.线程是cpu调度的最小单位
4.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 ，所以进程与进程之间互不影响，线程与线程之间可能产生影响
5.一个线程受到影响，会导致进程的结束，⼀个进程挂了⼀般不会影响到其他进程. 但6.是⼀个线程挂了, 可能把同进程内的其他线程⼀起带⾛(整个进程崩溃).
在这里插入图片描述

1.1.4 思考：执行一个任务，是不是创建的线程或者越多是不是越好？（比如吃包子比赛）

我们先思考下创造进程的方式：
在这里插入图片描述
虽然双进程比单进程确实提升了效率，但是消耗资源太大了，太浪费资源了
我们思考创建线程的方法
在这里插入图片描述
效率确实提高了，比进程消耗的资源小

我们再思考一下，根据上面的情况，我们无限创建线程，是不是线程创建的越多越好呢？
在这里插入图片描述
答案肯定不是的，这样会出现线程争抢资源问题，如果一个线程崩溃就会造成整个进程的崩溃

其实我们可以根据cpu的逻辑处理器来创建线程
在这里插入图片描述

当线程小于逻辑处理器，创建线程会提升效率
当线程大于逻辑处理器，创建线程的线程都是阻塞等待状态，从而没有发挥出线程的效果，创建线程本来就会消耗资源，从而白白消耗资源

  • 总结：通过提升线程，我们可以提高效率，但是要根据实际情况来创建，不能盲目创建

1.1.5 ) 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, 并且对⽤⼾层提供了⼀些 API 供⽤⼾使⽤(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.

1.2 对多线程程序的理解

1.2.1 ) Java 的线程 和 操作系统线程 的关系

  1. 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, 并且对⽤⼾层提供了⼀些 API 供⽤⼾使⽤(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.
  2. 线程与普通程序的区别：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

import java.util.Random; public class ThreadDemo {
    private static class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            Random random = new Random();
            while (true) {
                // 打印线程名称
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                try {
                    // 随机停⽌运⾏ 0-9 秒
                    Thread.sleep(random.nextInt(10));
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyThread t1 = new MyThread();
        t1.start();
        Random random = new Random();
        while (true) {
            // 打印线程名称
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(random.nextInt(10));
            } catch (InterruptedException e) {
                // 随机停⽌运⾏ 0-9 秒
                e.printStackTrace();
            }
        }
    } }

在这里插入图片描述

我们可以jconsole这个工具查看线程
在这里插入图片描述
里面有一个mian主线程，和Thread-0子线程

1.3 创建线程的两种方式

1.3.1 继承 Thread 类

    @Override
    //自定义的线程的执行体，线程执行的代码写在这里
    public void run(){
        while (true){
            System.out.println("hello myThread ");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    } } class Main{
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread=new MyThread();//创建一个线程对象
        myThread.start();//启动线程

        while (true){
            System.out.println("hello mainThread");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }

在这里插入图片描述
1：PCB是操作系统层面的
2：Thread是java层面的线程。两者是一 一对应的
3：过程：java创建一个线程------jvm调用系统API--------创建系统中线程------参与调度cpu
在这里插入图片描述
4. 线程执行的顺序是没有规律的，跟cpu的调度有关，因为cpu是“抢占式”执行，所以那个线程当前占用cpu资源是不能确定的
5.能不能调用run（）方法执行线程，答案是不行的，因为run方法是java层面的，是不能启动线程的。
6:
在这里插入图片描述

start（）开始后，并不意味着线程立马执行，在这里插入图片描述

1.3.2实现Runnable接口

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("hello myRunnable");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

} class Main{
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable myRunnable=new MyRunnable();//创建一个线程任务对象
       // 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 thread=new Thread(myRunnable);//创建一个线程对象，
        thread.start();//启动线程
        while (true){
            System.out.println("hello mainThread");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    } } ```

这种方法实现底层原码过程：
在这里插入图片描述

其实这种模式是一种及简化的代理模式，这里模拟实现一下

//模拟实现一个Thread类的代理类，模拟Thread的启动
public class ThreadProxy implements Runnable{
    private Runnable target;
    public ThreadProxy(Runnable target) {
        this.target = target;
    }
    @Override
    public void run(){
        if (target!=null){
            target.run();
        }
    }
    public void start(){
        start0();
    }

    private void start0() {
        run();
    }

}
class Main{
    public static void main(String[] args) {
//        ThreadProxy threadProxy01 = new ThreadProxy(new Runnable() {
//            @Override
//            public void run() {
//                while (true){
//                    System.out.println("hello myRunnable");
//                    try {
//                        Thread.sleep(1000);
//                    } catch (InterruptedException e) {
//                        e.printStackTrace();
//                    }
//                }
//            }
//        });
//        threadProxy01.start();
        Tiger tiger = new Tiger();
        ThreadProxy threadProxy02 = new ThreadProxy(tiger);

        threadProxy02.start();
    }
}
class animal {
}
class Tiger extends animal implements Runnable{


    public void run(){
        System.out.println("老虎嗷嗷叫");
    }
}

1.3.3两者创建方法的对比

  1. 继承 Thread 类, 直接使⽤ this 就表⽰当前线程对象的引⽤.
  2. 实现 Runnable 接⼝, this 表⽰的是 MyRunnable 的引⽤. 需要使⽤Thread.currentThread()
  3. java是单继承模式，在某种情况下一个类可能已经继承某个父类，这时在用来继承Thread类的方法创造线程是显然不可能的
  4. 实现 Runnable 接⼝,实现了高内聚低耦合的特点，线程和业务逻辑分开，后面修改代码时候，相互影响最小化。
    解释：举例一个场景：两条生成皮鞋的生产线，一条生产皮包生产线
    在这里插入图片描述

1.3.4 其他形式创建

1.3.4.1 匿名类创建Thread子类对象
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1=new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    System.out.println("hello myThread");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };
        t1.start();
    }
    
}
1.3.4.2匿名内部类创建 Runnable ⼦类对象
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t2=new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    System.out.println("hello myRunnable");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
        t2.start();
    }
}
1.3.4.2 lambda 表达式创建 Runnable ⼦类对象
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t3=new Thread(()->{
            while (true){
                System.out.println("hello myLambda");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t3.start();
   }

}

1.4 jconsloe使用

在这里插入图片描述
我们这里重提一下，先调用的方法会先入栈，后调用的后入栈，后调用的方法执行完后就会出栈。

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