初识多线程编程

水深无声 2023-09-27 13:03 119阅读 0赞

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#### 文章目录 ####

*  一、线程
 *   *  线程与进程的区别
 *  二、多线程编程
 *   *  Thread
     *  创建线程的方法

## 一、线程 ##

我们开始引入进程，最主要的目的是去解决"并发编程"的问题，电脑进入了多核心，想要提高程序执行速度，就得将这些核心用起来。

我们在每次创建进程的时候都会为其分配空间和资源(速度十分的慢)，不仅创建的时候慢，销毁，调度都很慢，这与我们并发编程的目的有所背离。

这时候就引入一个新的概念: **线程**,线程也叫轻量级进程，在解决"并发编程"的前提下，让创建，销毁，调度的效率提高，至于为啥会提高，因为线程将创建时申请资源和销毁时释放资源给省下了。

### 线程与进程的区别 ###

在这里举一个简单的例子，来感受一下: 现在有三个同学想要去教室学习。

第一种方案(多进程):

![在这里插入图片描述][253a00da5149429caac2b3c989c22349.png]

我们每个同学分别进了A,B,C教室，因为天很冷，都打开了空调。

第二种方案(多线程):

![在这里插入图片描述][d964cf5fbff946a99a2cfeb849a9c015.png]

我们三个同学进入了同一间教室，打开了空调。

我们对比一下两种方案，第二种方案，资源成本开销要比第一种小很多，空调，桌子板凳都是可以公用一间的，这就是多线程的优势。

线程与进程之间的关系: **进程包含线程**，一个进程可以只有一个线程，也可以有多个，但不能没有，只有第一个线程的开销是比较大的。同一个进程里的多个线程，共用了一份资源(内存，文件描述符表)

![在这里插入图片描述][f9cb200fcc174c66a99428e5f2bcc4f1.png]

在操作系统中，**线程是我们系统调用的基本单位**，当我们谈到进程调度(当进程只有一个线程时)

线程是通过PCB来描述的，一个进程里的PCB可能是一个可能是多个，PCB里的状态，优先级，上下文，记账信息都是每个线程都是独一份，但是每次进程里的每个线程pid,内存指针，文件描述符表都是一样的。

\*\*多线程与多进程比较: \*\*

![在这里插入图片描述][6d131b7750e14b48b2ba07c5de7b3de1.png]

我们多进程的成本和资源开销比较大。

让学生更多，能否更好?

![在这里插入图片描述][5b9cf0da40f94a40a26b43a009619ec9.png]

我们再增加线程时，也不可以一直提高效率，教室的桌子板凳是有限的(CPU核心数),学生太多，教师太吵闹，导致正在学习的同学，无法专心学习。

线程太多，核心数目有限时，不少的时间都浪费到量线程调度上面。

多线程的情况下，会发生线程安全问题。

![在这里插入图片描述][a81e8db032d544fa80974d453fb2975d.png]

当三个同学调节空调温度意见不统一时，就可以发生矛盾(线程不安全),在多进程中，就不会存在这种情况，各开各的，互不影响。

还有一种情况，要是一个教室两个同学放生矛盾，没有处理好，就会发生冲突，影响到整个教师的人。如果一个线程抛异常了，没有处理好，可能会把整个进程带走。

## 二、多线程编程 ##

### Thread ###

在我们java多线程编程中，最核心的类:**Thread**，因为这个类是java.lang底下的类，所以我们在使用的时候不需要自己导包。

![在这里插入图片描述][ae6fab0b9fa64d858b0bbeb537456fc4.png]

class MyThread extends Thread{
        
        @Override
        public void run() {
        
            System.out.println("MyThread!");
        }
    }
    public class Test {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Thread t = new MyThread();
            t.start();
            System.out.println("Main!");
        }
    }

我们来看一下我们第一个多线程代码，我来解释一下相关代码。

![在这里插入图片描述][96193f8021e94512af73a8d2b12d59d4.png]

@Override表示我们重写父类Thread的run()方法,我们在创建线程对象时.用Thread接受子类对象时，调用run()方法执行的是子类的方法。

![在这里插入图片描述][11b583db7ee14ce89c23433032a331f2.png]

start()是我们线程当中很重要也很特殊的一个方法，当我们调用start()方法时，首先会调用操作系统的API去创建一个真正线程(PCB),并且把要执行指令交给PCB去执行，PCB被调度到CPU执行，执行run()方法。

![在这里插入图片描述][6c13665adbf74f3abdc19c6ec68ca357.png]

我们这里有两个进程，一个是main进程，一个是t.start()创建出来的进程去执行run()，当run()执行完毕之后，该线程销毁。

还有需要注意:线程的执行顺序，并不是我们眼睛所表面看到的顺序，操作系统的调用线程是: **抢占式执行**，那个线程先执行取决于操作系统调度器具体实现策略。我们可以通过JDK里所带的工具Jconsole查看我们Java当中的线程。

我们可以在jdk的bin目录下找。

![在这里插入图片描述][3b535a8bf6bb4e2bb6b75074eef982af.png]

也可以通过cmd命令访问.

![在这里插入图片描述][2b442b09c91c4c29be0b66b1a52722e9.png]

![在这里插入图片描述][1fea1fecf3104e92b701e07cbbba74db.png]

我们通过后面的PID发现我们一共有三个进程，因为进程包含线程，我们想查看具体的线程就需要去进程里面查看。

我们发现第一个是jconsole，因为jconsole也是java也写。

第二个是IDEA。

第三个就是我们所运行的程序。

![在这里插入图片描述][14739706211a44ffbcdd90492a9ee8d7.png]

我们点进来，发现除了我们的main线程和Thread-0线程之外还有许多，这些线程都是JVM自带的。

### 创建线程的方法 ###

1.继承Thread,重写run

2.实现Runnable接口

class MyRunnable implements Runnable{
        
        @Override
        public void run() {
        
            System.out.println("Hello thread!");
        }
    }
    public class Test {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            //去描述一下任务
            Runnable runnable = new MyRunnable();
            Thread t = new Thread(runnable);
            t.start();
        }
    }

3.使用匿名内部类，继承Thread

public static void main(String[] args) {
        
            Thread t = new Thread(){
        
                @Override
                public void run() {
        
                    System.out.println("MyThread!");
                }
            };
            t.start();
        }

创建了一个Thread的子类(未命名),所以才叫匿名内部类。

创建了子类的实例，让t指向。

4.使用匿名内部类，实现Runnable

public static void main(String[] args) {
        
            Thread t = new Thread(new Runnable() {
        
                @Override
                public void run() {
        
                    System.out.println("MyThread!");
                }
            });
            t.start();
    }

创建一个类，实现Runnable创建实列传给构造方法。

5.lambda表达式

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

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