Java 里的thread (线程)简介

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2022-08-25 00:29 102阅读 0赞

在Java里 thread 就是线程的意思.

说到线程的概念, 自然离不开另外两个词: 程序和进程.

从最基本的程序讲起:

## 一. 什么是程序(Program) ##

所谓程序, 就是1个严格有序的指令集合. 程序规定了完成某一任务时,计算机所需要做的各种操作, 以及操作的顺序.

### 1.1 单道程序运行环境    ###

所谓单道程序环境就是指, 计算机除了操作系统之外, 只允许运行1个用户程序.

以前的DOS系统就是1个典型的单道程序运行环境.

单道程序有如下特点:

1. 资源的独占性: 任何时候, 内存内只有1个用户程序, 这个程序独享系统的所有资源.

2. 执行顺序性: 内存中只执行1个程序, 各程序是按次序执行的, 即是做完1件事后, 才做另一件事.

绝不可能执行1个程序的中途暂停, 然后去执行另1个程序.

3.结果的再现性: 只要执行环境和初始条件相同, 重复执行1个程序, 获得的结果总是一样的.

### 1.2 多道程序运行环境 ###

所谓多道程序运行环境是指, 计算机除了操作系统之外, 允许同时运行多个用户程序.

当今的unix, linux都是典型的多道程序运行环境.

多道程序有如下特点:

1. 间断性: 也就是cpu会在多个程序之间切换执行, 例如cpu执行程序A一段时间后, 会切换去执行程序B一段时间.

由于这个时间段很短, 所以对用户造成1个程序A和程序B同时执行的假象.

2. 失去封闭性:  程序执行受外界影响, 也就是多个程序之间共享资源, 互相制约.

3. 不可再现性:  重复执行时, 可能得到不同的结果. 原因就是上面的点, 执行时可能会受到内存中其他程序的影响.

## 二. 什么是进程(process) ##

进程这个概念是基于多道程序运行环境来讲的.

1个进程就是程序在内存中运行的1个实例

由于在多道程序运行环境中, 同1个程序可以同时产生两个实例在内存里运行.

举个简单例子:  例如你可以在操作系统打开两个gvim 文本编辑器, 同时编辑两个不同的文件.

这时执行ps -ef | grep gvim 就会见到系统中有两个名字是gvim的进程, 但是它们的进程id是不同的.

也就是将,  gvim这个程序在内存中生成两个进程同时运行.

在多道程序运行环境中.  引用进程这个概念来描叙程序在内存里事例, 用来区别于程序本身.

真正深入了解进程并不简单, 进程其实算是属于操作系统这门课的范畴. 1个进程包括程序段, 数据段, 程序控制块等,  但是作为一个普通的程序猿, 没必要理解得这么深入.

## 三. 什么是线程(thread). ##

相对地, 我认为作为1个普通的程序猿, 必须深入了解线程这个概念.

其实, 线程就是1个进程的执行路径.

一般的java程序都是从启动类的main函数入口开始执行, main函数的结束而停止.   这条执行路径就是java程序的主线程.

也就是讲:

线程是相对于进程来讲的, 1个进程至少存在1条线程.

而java允许多线程编程, 也就是1个进程除主线程外,  还允许存在1个或若干个其他线程, **cpu会在这些线程当中间断切换执行, 给用户造成同时执行的假象**.

## 四. 1个单线程java程序的简单例子. ##

例子如下:

package Thread_kng;
    
    class S_thrd_1{
    	public void f(){
    		while (true){
    			System.out.printf("Thread main is runing!\n");
    		}
    
    		//System.out.printf("f() is done!\n");  //compilation fail
    	}
    }
    
    public class S_thread_expl{
    	public static void g(){
    		S_thrd_1 s = new S_thrd_1();
    		s.f();	
    		System.out.printf("g() is done!\n");
    	}
    }

上面的例子中,  g() 函数调用了f() 函数,

g()函数在最后尝试输出"g() is done!" , 但是因为f() 是一个无限循环.  所以g() 调用f()后, 根本没机会执行后面的语句!

也就是说, 虽然g() 跟 f() 是两个不同类的函数, 但是它们是在程序中的同一个线程(主线程)内执行.

在同一个线程内, 语句总是按程序猿编写的顺序依次执行, 一条语句未执行完时, 不会跳到后面执行其他的语句.

## 五. 1个多线程java程序的简单例子. ##

例子如下:

package Thread_kng;
    
    class M_thrd_1 extends Thread{  //extends
    	public M_thrd_1(String name){
    		super(name);
    	}
    
    	public void run(){ //overwrite the method run() of superclass
    		while (true){
    			System.out.printf("Thread " + this.getName()+ " is runing!\n");
    		}
    
    		//System.out.printf("f() is done!\n");  //compilation fail
    	}
    }
    
    public class M_thread_expl{
    	public static void g(){
    		M_thrd_1 s = new M_thrd_1("T1");
    		s.start(); //start()method is extended from superclass, it will call the method run()
    		M_thrd_1 s2 = new M_thrd_1("T2");
    		s2.start();
    		System.out.printf("g() is done!\n");
    	}

上面例子中, 类 M\_thrd\_1继承了线程类Thread.  并重写了run方法.

在下面的g()函数中.

实例化了两个类M\_thrd\_1的对象s, s1 的对象.

执行了start()方法.

start()方法继承字Thread, 它会启动1新线程, 并调用run()函数.

而g()后面本身也在不断循环输出"THread Main is running"

所以输出如下:

![444127020140212203120014.png][]

可以 见到, 输出结果是T1,T2 和Main 交替输出在屏幕上.

实际上, 这个程序有3个线程.

其中1个就是主线程.

主线程main通过实例化两个M\_thrd\_1的对象, 调用其start()函数开启了两个子线程.

其中1个子线程不断输出T1

另1个子线程不断输出T2

**但是主线程并不会等待其子线程执行完成, 会继续执行下面的代码,所以不断循环输出Main!**

所以这个例子实际上要3个线程在输出信息到屏幕了!

## 六. Java 开启一条新进程的两种方式. ##

java开启一条新线程, 有两种方式. 但是都要利用java的线程基类Thread.

### 6.1 方式1. 创建Thread的派生类    ###

这个就类似上面的例子:

具体步骤如下:

#### 6.1.1 线程准备: 新建1个类, 继承线程类Thread.  将业务代码写入重写后的run() 方法中. ####

例如上面的例子中的M\_thrd\_1类

class M_thrd_1 extends Thread{  //extends
    	public M_thrd_1(String name){
    		super(name);
    	}
    
    	public void run(){ //overwrite the method run() of superclass
    		while (true){
    			System.out.printf("Thread " + this.getName()+ " is runing!\n");
    		}
    
    		//System.out.printf("f() is done!\n");  //compilation fail
    	}
    }

可以见到, 我们将线程要执行的业务代码写入了run() 方法.

#### 6.1.2 启动线程: 新建1个上述类的对象, 运行start()方法 ####

例如

M\_thrd\_1 s = new M\_thrd();

s. start();

其中start() 是类M\_thrd\_1 继承自超类Thread的.

我们看看JDK API 对start() 方法的定义:

`void``  start()`  
          使该线程开始执行；Java 虚拟机调用该线程的 `run` 方法。

可以见到, 调用了start() 方法后, 会开始执行改线程, 也就是在当前线程下开启一条新线程.

而这条新线程做什么呢, 就是执行run()里面的代码.

所以我们一般只需要把也业务的代码写入run()里面就ok了. 不要重写start()方法.

注意, 如果直接执行s.run()； 则会在当前线程下执行run里面的代码, 并没有开启一条新线程. 区别很大的.

### 6.2 方式2. 创建1个类, 实现Runnable 接口 ###

步骤跟上面的方式差别不大

#### 6.2.1 线程准备: 新建1个类, 实现接口Runnable. 将业务代码写入重写后的run() 方法中. ####

例子:

class M_thrd_2 implements Runnable{  //extends
    	public int id = 0;
    
    	public void run(){ //overwrite the method run() of superclass
    		while (true){
    			System.out.printf("%s: Thread " + this.id+ " is runing!\n", Thread.currentThread().getName());
    		}
    
    		//System.out.printf("f() is done!\n");  //compilation fail
    	}
    }

上面的例子 M\_thrd\_2 就实现了接口Runnable

并重写了接口Runnable 的抽象方法run();

注意.  currentThread() 是类Thread的一个静态方法, 作用是获取当前语句所在的线程.

#### 6.2.2 启动线程: 新建1个上述类的对象s, 在新建1个类Thread的对象t, 把s作为一个参数用于t的构造方法.  并执行t.start() ####

貌似比方式一复杂.

其实非如下:

new Thread(new M\_thrd\_2()).start()

例子:

public class M_thread_expl2{
    	public static void g(){
    		M_thrd_2 s = new M_thrd_2();
    		s.id = 1;
    		Thread t1 = new Thread(s);
    		t1.start();
    
    		Thread t2 = new Thread(s);
    		s.id = 2;
    		t2.start();
    	}
    }

在g() 函数中,

首先新建1个类M\_thrd\_2的 对象s.

并利用s作为参数 建立了两个线程类Thread的对象t1 和 t2. 并启动这两个线程.

注:

1. 这个例子中有3个线程, 其中1个主线程(也就是g() 函数所在的线程). 开启了两个子线程, 该两个子线程都在不断循环输出信息到屏幕上.

2. Thread(object ob) 是1个属于类Thread的构造方法,  其中的对象ob 必须实现Runnable 接口.

3. 这个例子执行时 , 第一个t1首先会输出id = 1,    但是当第二个线程t2开始执行后, t1会输出id=2,  因为t1, 和t2都是利用同1个对象建立的.

也就是说, 这个对象的变动会同时影响两个线程.

输出如下:

![444127020140213232837086.png][]

### 6.3 两种方式的区别 ###

1.  方式1是创建继承类Thread的派生类,  方式2是创建实现Runnable接口的类.

2.  启动方式:  方式1是直接调用业务类的对象的start()方法, 方式2是利用业务类类的对象新建1个类Thread的对象, 并调用该对象的start()方法.

3.  如果要启动多个线程, 通过方式1需要新建多个不同业务类的对象, 方式2 则可以通过业务1个对象 构建多个Thread类对象, 但是业务对象的变动会同时影响对应的多个线程.

## 七. 关于线程的一些常用方法介绍. ##

### 7.1 run() ###

我们要吧线把要执行的业务代码写入这个方法. 上面提过了.  注意, 如果我们直接执行1个线程对象的run()方法可以合法的, 但是仍然是在当前线程内执行, 并没有开始一条新线程.

### 7.2 Start() ###

当1个线程or其派生类执行1个start()方法. 就开启1个新线程, 并调用该类的run()方法.

注意: 1个线程如果已经调用过一次start(), 再调用start()则或抛异常.

### 7.3 stop() ###

停止1个1个线程.

### 7.4 setName() 和 getName() ###

设置和获得对应线程的名字.

### 7.5 Thread.currentThread() ###

注意这个方法是一个static方法,  而上面的都不是静态方法.

这个方法返回当前执行语句所属的线程.

例如1个线程对象A.    它的run() 方法里调用了 Thread.currentThread().getName() 函数.

假如直接执行A.run()  则返回的是当前线程(而不是A线程) 的名字,  因为对象A并没有启动自己的线程.

假如执行难过A.start(), 那么该函数就返回A启动的线程的名字了.

## 八, 小结 ##

这篇文章只是简介, 很多重要的方法例如 sleep() , wait() 等都没有介绍, 这些是线程控制的内容. 本吊打算在另一篇博文里介绍.

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