线程介绍及创建方式

你的名字 2024-03-17 19:16 15阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、线程是什么，相关概念？
 *  二、创建线程的四种方式
 *   *  1.继承Thread类
     *  2.实现Runnable接口
     *  3.实现Callable接口（JDK>=1.5）
     *  4.线程池方式创建
 *  三、Thread local的用法
 *  总结

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## 一、线程是什么，相关概念？ ##

讲解线程之前我们先了解一下其它相关的概念：  
程序：是为了完成特定任务，用某种语言编写的一组指令的集合，简单来说就是，我们写的代码  
示例：

//判断号码的格式是否正确
        public boolean isValidMobileNumber(String str){
        
            if (str.length() !=11 ){
        
                return false;
            }
            for (int i=0; i<str.length();i++ ){
        
                char a = str.charAt(i);
                if (a<'0' || a>'9'){
        
                    return false;
                }
            }
            return true;
        }

在此之上：  
进程：是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序，是动态过程，有它自身的产生，存在和消亡的过程 。你打开一个程序就是打开了一个进程  
![在这里插入图片描述][f2e5f880b35d430496f7faa160656260.png]  
线程：线程是由进程产生的，是进程的一个实体，一个进程可以产生多个线程。示例：打开百度网盘下载多个资源。

单线程：同一时刻，只允许执行一个线程执行  
多线程：同一时刻，只允许执行多个线程执行

并发：同一时刻，多个任务交替执行，单核CPU实现的多任务  
并行：多任务同时执行，多核CPU实现  
示例：当一个人一边开车一边打电话相当于是一个并发，而当两个人一个开车，另一个打电话相当于并行。

这里提到一个法可以获取直接电脑的处理核心数：

public class CpuNum {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
            //获取当地电脑的核心数量
            int cpuNum = runtime.availableProcessors();
            System.out.println(cpuNum);
    
        }
    }

Runtime类是Java中与运行时环境相关的类，主要用于获取当前JVM的运行状态、内存使用情况、执行系统命令等操作。其中，availableProcessors()方法可以获取当前计算机的CPU核心数量，该方法返回一个int类型的值。 这段代码使用Java中的Runtime类获取当前运行时环境，然后调用其getRuntime()方法获取Runtime实例。接着通过调用availableProcessors()方法获取当前电脑的CPU核心数量，并将其赋值给变量cpuNum。最后通过调用System.out.println()方法将cpuNum输出到控制台。

## 二、创建线程的四种方式 ##

### 1.继承Thread类 ###

继承Thread类：通过继承Thread类，重写其`run()`方法，然后创建线程对象并调用`start()`方法来启动线程。

class MyThread extends Thread {
        
        public void run() {
        
            // 线程执行的代码
        }
    }
    
    // 创建线程对象并启动线程
    MyThread thread = new MyThread();
    thread.start();

优点：：编写简单，如果需要访问当前线程，则无需使用 Thread.currentThread() 方法，直接使用 this即可获取当前线程

缺点：因为线程类已经继承了Thread类，Java语言是单继承的，所以就不能再继承其他父类了。

### 2.实现Runnable接口 ###

代码如下（示例）：

class MyRunnable implements Runnable {
        
        public void run() {
        
            // 线程执行的代码
        }
    }
    
    // 创建Runnable对象
    Runnable myRunnable = new MyRunnable();
    
    // 创建Thread对象，并将Runnable对象传递给Thread的构造函数
    Thread thread = new Thread(myRunnable);
    
    // 启动线程
    thread.start();

### 3.实现Callable接口（JDK>=1.5） ###

代码如下（示例）：

class MyCallable implements Callable<Integer> {
        
        public Integer call() throws Exception {
        
            // 线程执行的代码
            return result;
        }
    }
    
    // 创建Callable对象
    Callable<Integer> myCallable = new MyCallable();
    
    // 创建ExecutorService对象
    ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
    
    // 提交Callable任务并获取Future对象
    Future<Integer> future = executor.submit(myCallable);
    
    // 获取线程返回结果
    Integer result = future.get();
    
    // 关闭ExecutorService
    executor.shutdown();

两个实现接口的方法：  
优点：线程类只是实现了Runnable或者Callable接口，还可以继承其他类。这种方式下，多个线程 可以共享一个目标对象，所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况，从而可以将 CPU、代码和数据分开，形成清晰的模型，较好的体现了面向对象的思想。

缺点：编程稍微复杂一些，如果需要访问当前线程，则必须使用 Thread.currentThread() 方法

### 4.线程池方式创建 ###

示例代码：

// 创建线程池对象
    ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
    
    // 提交Runnable任务给线程池执行
    executor.execute(new Runnable() {
        
        public void run() {
        
            // 线程执行的代码
        }
    });
    
    // 关闭线程池
    executor.shutdown();

线程池创建线程的优点包括：

1.  提高系统性能：线程池可以复用线程，减少线程的创建和销毁开销，提高系统的性能。
2.  资源管理：线程池可以控制线程的数量，避免线程数量过多导致系统资源耗尽。
3.  提高代码可读性：使用线程池可以更好地实现任务和线程的分离，提高代码的可读性和可维护性。

线程池创建线程的缺点包括：

1.  需要额外学习：使用线程池需要理解线程池的工作原理和使用方式，需要一定的学习成本。
2.  可能会浪费资源：如果线程池的大小设置不合理，可能会浪费系统资源或者导致任务等待时间变长。
3.  可能会引起死锁：如果线程池中的任务依赖于其他任务的结果，可能会发生死锁现象。

## 三、Thread local的用法 ##

ThreadLocal是Java中的一个线程局部变量，它可以让每个线程在访问同一个变量时，都有自己独立的副本。ThreadLocal通常用于解决多线程并发访问共享变量的线程安全问题。

ThreadLocal的基本用法是，首先创建一个ThreadLocal对象，然后通过调用它的set()方法来设置当前线程的局部变量值，通过调用get()方法来获取当前线程的局部变量值。

public class UserContext {
        
        private static final ThreadLocal<String> userThreadLocal = new ThreadLocal<>();
    
        public static void setUser(String username) {
        
            userThreadLocal.set(username);
        }
    
        public static String getUser() {
        
            return userThreadLocal.get();
        }
    }

在上述代码中，我们首先创建了一个ThreadLocal对象userThreadLocal，它的泛型参数为String类型。然后我们定义了两个静态方法，分别用于设置和获取当前线程的用户名。在setUser()方法中，我们调用ThreadLocal的set()方法来设置当前线程的用户名；在getUser()方法中，我们调用ThreadLocal的get()方法来获取当前线程的用户名。

使用ThreadLocal的好处在于，每个线程都有自己独立的副本，它们之间互不干扰，不需要加锁或者使用同步机制，从而避免了线程安全问题。例如，在上述代码中，如果多个线程同时访问UserContext.setUser()方法，每个线程都会有自己独立的副本，不会相互干扰，从而保证了线程安全。

需要注意的是，ThreadLocal虽然可以解决线程安全问题，但过多的使用ThreadLocal也会导致内存泄漏和性能问题，因为每个ThreadLocal都会占用一定的内存，而且ThreadLocal的使用也会增加线程上下文切换的开销。因此，在使用ThreadLocal时需要注意控制数量和生命周期，避免出现内存泄漏和性能问题。

## 总结 ##

本章内容主要讲了线程的几个基本概念，以及创建线程的几种方式，这几种方式的优缺点，最后讲了ThreadLocal的用法。

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