Java多线程（Thread类）

秒速五厘米 2023-05-28 11:12 14阅读 0赞

## 简单概念理解 ##

1.  **程序(programm)**

*  概念：是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码。

1.  **进程(process)**

*  概念：程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。
 *  说明：进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域

1.  **线程(thread)**

*  概念：进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。
 *  说明：线程作为调度和执行的单位，每个线程拥独立的运行栈和程序计数器(pc)，线程切换的开销小。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM4NjA1MTQ1_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
补充：  
内存结构：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM4NjA1MTQ1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

进程可以细化为多个线程。  
每个线程，拥有自己独立的：栈、程序计数器  
多个线程，共享同一个进程中的结构：方法区、堆。

1.  **单核CPU与多核CPU的理解**  
    单核CPU，其实是一种假的多线程，因为在一个时间单元内，也只能执行一个线程的任务。例如：虽然有多车道，但是收费站只有一个工作人员在收费，只有收了费才能通过，那么CPU就好比收费人员。如果某个人不想交钱，那么收费人员可以把他“挂起”（晾着他，等他想通了，准备好了钱，再去收费。）但是因为CPU时间单元特别短，因此感觉不出来。  
    如果是多核的话，才能更好的发挥多线程的效率。（现在的服务器都是多核的）

*  一个Java应用程序java.exe，其实至少三个线程：main()主线程，gc()垃圾回收线程，异常处理线程。当然如果发生异常，会影响主线程。

1.  **并行与并发的理解**  
    **并行**：多个CPU同时执行多个任务。比如：多个人同时做不同的事。  
    **并发**：一个CPU(采用时间片)同时执行多个任务。比如：秒杀、多个人做同一件事

## 创建多线程的两种方式 ##

方式一：继承Thread类的方式。

1.  创建一个继承于Thread类的子类
2.  重写Thread类的run() --> 将此线程执行的操作声明在run()中
3.  创建Thread类的子类的对象
4.  通过此对象调用start()：①启动当前线程 ② 调用当前线程的run()

说明两个问题：  
问题一：我们启动一个线程，必须调用start()，不能调用run()的方式启动线程。  
问题二：如果再启动一个线程，必须重新创建一个Thread子类的对象，调用此对象的start().

方式二：实现Runnable接口的方式。

1.  创建一个实现了Runnable接口的类
2.  实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
3.  创建实现类的对象
4.  将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
5.  通过Thread类的对象调用start()

两种方式的对比：

*  开发中：优先选择：实现Runnable接口的方式
 *  原因：
 *  1.  实现的方式没类的单继承性的局限性
 *  1.  实现的方式更适合来处理多个线程共享数据的情况。
 *  联系：public class Thread implements Runnable
 *  相同点：两种方式都需要重写run(),将线程要执行的逻辑声明在run()中。  
    `目前两种方式，要想启动线程，都是调用的Thread类中的start()。`

## Thread类 ##

Thread类中的常用的方法:

1. start():启动当前线程；调用当前线程的run()
     2. run(): 通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
     3. currentThread():静态方法，返回执行当前代码的线程
     4. getName():获取当前线程的名字
     5. setName():设置当前线程的名字
     6. yield():释放当前cpu的执行权
     7. join():在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完以后，线程a才结束阻塞状态。
     8. stop():已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。
     9. sleep(long millitime):让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒时间内，当前线程是阻塞状态。
     10. isAlive():判断当前线程是否存活

线程的优先级：  
1.

*  MAX\_PRIORITY：10
 *  MIN \_PRIORITY：1
 *  NORM\_PRIORITY：5 -->默认优先级

2.如何获取和设置当前线程的优先级：

*  getPriority():获取线程的优先级
 *  setPriority(int p):设置线程的优先级
 *  说明：高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下被执行。并不意味着只当高优先级的线程执行完以后，低优先级的线程才执行。

线程通信：wait() / notify() / notifyAll() :此三个方法定义在Object类中的。

补充：线程的分类  
一种是守护线程，一种是用户线程。

## Thread的生命周期 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM4NjA1MTQ1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
说明：

1.  生命周期关注两个概念：状态、相应的方法
2.  关注：状态a–>状态b:哪些方法执行了（回调方法）  
    某个方法主动调用：状态a–>状态b
3.  阻塞：临时状态，不可以作为最终状态  
    死亡：最终状态。

## 线程的同步机制 ##

传送门：[这里][Link 1]

## 线程通信 ##

1.  **线程通信涉及到的三个方法**：

*  wait():一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态，并释放同步监视器。
 *  notify():一旦执行此方法，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait，就唤醒优先级高的那个。
 *  notifyAll():一旦执行此方法，就会唤醒所有被wait的线程。

1.  **说明**：

*  1.wait()，notify()，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
 *  2.wait()，notify()，notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。
 *  否则，会出现IllegalMonitorStateException异常
 *  3.wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。

1.  **面试题**：  
    面试题：sleep() 和 wait()的异同？

*  1.相同点：一旦执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态。
 *  2.不同点：1）两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep() , Object类中声明wait()
 *      2）调用的要求不同：sleep()可以在任何需要的场景下调用。 wait()必须使用在同步代码块或同步方法中
 *      3）关于是否释放同步监视器：如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中，sleep()不会释放锁，wait()会释放锁。

1.  **小结释放锁的操作**：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM4NjA1MTQ1_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
    小结不会释放锁的操作：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM4NjA1MTQ1_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

## JDK5新增线程创建方式 ##

新增方式一：实现Callable接口。 — JDK 5.0新增

//1.创建一个实现Callable的实现类
    class NumThread implements Callable{ 
        //2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
        @Override
        public Object call() throws Exception { 
            int sum = 0;
            for (int i = 1; i <= 100; i++) { 
                if(i % 2 == 0){ 
                    System.out.println(i);
                    sum += i;
                }
            }
            return sum;
        }
    }

public class ThreadNew { 
        public static void main(String[] args) { 
            //3.创建Callable接口实现类的对象
            NumThread numThread = new NumThread();
            //4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
            FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);
            //5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start()
            new Thread(futureTask).start();
    
            try { 
                //6.获取Callable中call方法的返回值
                //get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。
                Object sum = futureTask.get();
                System.out.println("总和为：" + sum);
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
    }

说明：

*  如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大？

1.  call()可以返回值的。
2.  call()可以抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常的信息
3.  Callable是支持泛型的

新增方式二：使用线程池

class NumberThread implements Runnable{ 
    
        @Override
        public void run() { 
            for(int i = 0;i <= 100;i++){ 
                if(i % 2 == 0){ 
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
                }
            }
        }
    }

class NumberThread1 implements Runnable{ 
    
        @Override
        public void run() { 
            for(int i = 0;i <= 100;i++){ 
                if(i % 2 != 0){ 
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
                }
            }
        }
    }

public class ThreadPool { 
    
        public static void main(String[] args) { 
            //1. 提供指定线程数量的线程池
            ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
            ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
            //设置线程池的属性
    // System.out.println(service.getClass());
    // service1.setCorePoolSize(15);
    // service1.setKeepAliveTime();
    
    
            //2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象
            service.execute(new NumberThread());//适合适用于Runnable
            service.execute(new NumberThread1());//适合适用于Runnable
    
    // service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable
            //3.关闭连接池
            service.shutdown();
        }
    
    }

说明：

*  好处：  
    1.提高响应速度（减少了创建新线程的时间）  
    2.降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）  
    3.便于线程管理
 *      corePoolSize：核心池的大小
 *      maximumPoolSize：最大线程数
 *      keepAliveTime：线程没任务时最多保持多长时间后会终止

面试题：Java中多线程的创建有几种方式？四种。

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[Link 1]: https://blog.csdn.net/qq_38605145/article/details/105105678
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