JavaEE语法第二章之多线程（初级一）

news2024/11/16 0:22:33

一、认识线程

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。

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）。

1.2为啥要有线程

1.2.1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.

1.2.2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.

1.2.3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)

1.3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。

 1.4 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.

1.5面试题

二、创建线程

InterruptedExceptipn表示终断异常，意思是sleep睡眠过程中还没到点就被唤醒了。

2.1方法1 继承 Thread 类

class MyThread extends Thread {
//继承Thread创建一个线程
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("hello t");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

public class ThreadDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建MyThread的实例
        Thread t = new MyThread();
        // start 会创建新的线程
        t.start();
        // run 不会创建新的线程. run 是在 main 线程中执行的~~
        // t.run();

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

上述代码涉及到两个线程：

1.main方法所对应的线程（一个进程里至少得有一个线程），也可以称之为主线程

2.通过t.start创建的新的线程

（每个线程是一个独立的“执行流”）

 注意：此处的交替不是严格意义的交替，具体谁先打印是不确定的。（多个线程在CPU上执行调度的顺序是不确定的，随机的！即使存在优先级，也只是建议）

1.run叫做入口方法，这种特殊的方法可以被系统自动的调用

2.可以把run堪称别的线程的main就和正常写程序一样，想用的放在run里面让run自动调用这些逻辑。

3.run是重写了父类的方法（多态）

4.sleep是Thread的静态方法，参数单位为ms

 2.2实现 Runnable 接口

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

public class ThreadDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable runnable = new MyRunnable();
        Thread t = new Thread(runnable);
        t.start();

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

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()

2.3第三方软件查看多线程

1.在本地jdk目录的bin目录中找到jconsole（jdk提供的工具）

 2.选择本地进程（前提是程序在运行中）

（若进程列表全空，一般是权限问题。通过管理员身份运行就可以解决）

 

堆栈线程描述了当前的代码执行到了哪里，便于后期我们找错 

2.4匿名内部类创建 Thread 子类对象

public class ThreadDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread =new Thread(){
            @Override
            public void run(){
                    while(true){
                        System.out.println("Hello Thread");
                    try{
                        Thread.sleep(1000);
                    }
                    catch(InterruptedException e){
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };
        thread.start();
        while(true){
            System.out.println("Hello Main");
            try{
                Thread.sleep(1000);
            }
            catch(InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }
}

2.5匿名内部类创建 Runnable 子类对象

public class ThreadDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread=new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                    System.out.println("Hello Thread");
                    try{
                        Thread.sleep(1000);
                    }
                    catch(InterruptedException e){
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

            }
        });
        thread.start();
        while(true){
            System.out.println("Hello Main");
            try{
                Thread.sleep(1000);
            }
            catch(InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

2.6lambda 表达式创建 Runnable 子类对象

Lambda表达式本质是一个匿名函数

public class ThreadDemo5 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread =new Thread(()->{
            while(true){
                System.out.println("Hello Thread");
                try{
                    Thread.sleep(1000);
                }
                catch(InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        thread.start();
        while(true){
            System.out.println("Hello Main");
            try{
                Thread.sleep(1000);
            }
            catch(InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

三、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--;
        }
// 等待 thread 线程运行结束
        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);
    }
}

并发: 399.651856 毫秒
串行: 720.616911 毫秒

四、Thread 类及常见方法

Thread 类是 JVM 用来管理线程的一个类，换句话说，每个线程都有一个唯一的 Thread 对象与之关联。用我们上面的例子来看，每个执行流，也需要有一个对象来描述，类似下图所示，Thread 类的对象就是用来描述一个线程执行流的，JVM 会将这些 Thread 对象组织起来，用于线程调度，线程管理。

 4.1Thread 的常见构造方法

Thread t1 = new Thread();
Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
Thread t3 = new Thread("这是我的名字");
Thread t4 = new Thread(new MyRunnable(), "这是我的名字");

 name参数，是给线程起了一个名字。这里的名字，不影响程序执行，只是方便咱们在调试的时候，快速找到咱们关心的线程。

4.2Thread 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
  • 状态表示线程当前所处的一个情况，下面我们会进一步说明
  • 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
  • 线程的中断问题，下面我们进一步说明 
public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 我还
                            活着");
                            Thread.sleep(1 * 1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 我即将死去");
        });
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": ID: " + thread.getId());
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 名称: " + thread.getName());
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 状态: " + thread.getState());
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 优先级: " + thread.getPriority());System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 后台线程: " + thread.isDaemon());
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 活着: " + thread.isAlive());
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 被中断: " + thread.isInterrupted());
        thread.start();
        while (thread.isAlive()) {}
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 状态: " + thread.getState());
    }
}

 

public class ThreadDemo7 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(() -> {
            System.out.println("hello t");
        });

        t.start();

        try {
            // 上述 t 线程没有进行任何循环和 sleep, 意味着里面的代码会迅速执行完毕.
            // main 线程如果 sleep 结束, 此时 t 基本上就是已经执行完了的状态. 此时 t 对象还在
            // 但是在 系统中 对应的线程已经结束了.
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(t.isAlive());
    }
}
public class ThreadDemo8 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(() -> {
            while (true) {

            }
        });

        // 默认是前台线程, 也就是设为 false
        // 此时这个线程会阻止进程结束

        // 改成 true 变成后台线程. 不影响进程的结束.
        t.setDaemon(true);
        t.start();

    }
}

 

 

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前言 本文小结Redis中List&#xff0c;Set&#xff0c;ZSet和Hash四种数据类型的&#xff0c;基本特点&#xff0c;使用场景和实现方式。 一、List 1. 基本特点 a. 作为数组&#xff0c;基于下标索引操作, 但支持正向索引和反向索引; b. 作为链表, 支持高效插入&#xff1b…
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