多线程基础知识笔记

一、线程

1.基本概念

  • 程序(program):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,静态对象。
  • 进程(process):是程序的一次执行过程,或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程:有它自身的产生、存在和消亡的过程(生命周期)。
    • 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。
  • 线程(tread):进程可以进一步细化为线程,是一个程序内部的一条执行路径。
    • 若一个进程同一时间并行执行多个线程,就是支持多线程的。
    • 线程作为调度和执行的单位,每个线程拥有独立的运行栈程序计数器(pc),线程切换的开销小。
    • 一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间 --> 它们从同一堆中分配对象,可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间的通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资源可能就会带来安全的隐患。
  • 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:有多车道,但收费站只有一个工作人员在收费,只有交了费才能通过,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“(等他想通了准备好交钱再收费)。但是因为CPU时间单元特别短,因此感觉不出来。
    • 多核CPU,才能更好的发挥多线程的效率。
    • 一个Java应用程序java.exe,其实至少有三个线程: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。
  • 并行与并发
    • 并行:多个CPU同时执行多个任务。
    • 并发:一个CPU(采用时间片)同时执行多个任务。

2.多线程的优点

  1. 提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义,可增强用户体验。
  2. 提高计算机系统CPU的利用率。
  3. 改善程序结构。将即长又复杂的进程分为多个线程。独立运行,利于理解和修改。

3.何时需要多线程

  1. 程序需要同时执行两个或多个任务。
  2. 程序需要实现一些需要等待的任务时,如用户输入、文件读写、网络操作、搜索等。
  3. 需要一些后台运行的程序时。

4.线程的创建

方式一:继承于Thread类

  1. 创建一个继承于Thread类的子类
  2. 重写Thread类的run方法 --> 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. 通过对象去调用start方法

例子:

//1.创建一个继承于Thread类的子类
class MyThread extends Thread {
//2.重写Thread类的run方法 --> 将此线程执行的操作声明在run()中
@Override
public void run() {
//该线程的功能
}
} public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
//3.创建Thread类的子类的对象
MyThread t1 = new MyThread();
//4.通过对象去调用start方法
t1.sart();
}
}
  • 注意:

    • 不能通过直接调用run()的方式启动线程(实质上只是方法的调用,单线程)
    • 不可让正在启动的线程去执行任何代码(报错IllegalThreadException)。需要重新创建新的线程对象。

方式二:实现Runnable接口

  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()

    (其实调用的是Runnable类型的target)

    例子:

    //1,创建实现Runnable接口的类
    class Mthread implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
    //2.重写Runnable中的抽象方法run()
    }
    } public class ThreadTest1 {
    public static void main(String[] args) {
    //3.创建实现类的对象
    MThread mThread = new MThread();
    //4.将该对象作为参数传给Thread类的构造器中,创建Thread类的对象
    Thread t1 = new Thread(mThread);
    //5,通过Thread类的对象调用start()
    t1.start();
    }
    }

两种方式的对比

  1. 开发中优先考虑:实现Runnable接口的方式

    原因:

    1. 实现的方式没有类的单继承性的局限性
    2. 实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况
  2. 其实Thread类本身就继承了Runnable接口,并内置重写了的run()。

二、Thread类的有关方法

  • void start() : 启动线程,并执行对象的run()方法
  • 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
  • String getName() : 返回线程的名称
  • void setName(String name) : 设置该线程名称
  • static Thread.currentThread() : 返回当前线程。在Thread子类中就是this,通常用于主线程和Runnable实现类
  • yield() : 释放当前cpu的执行权
  • join() : 在线程a中调用线程b的线程join(),此时线程a进入阻塞状态,直到线程b完全执行完后,线程a才能结束阻塞状态。
  • stop() : 已过时。强制结束当前线程。
  • sleep(long millitime) : 让当前线程“睡眠”值定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒内,当前线程时阻塞状态。
  • isAlive() : 判断当前线程是否存活(返回值为boolean)

三、线程的调度

1. 调度

  • 调度策略

    • 时间片:
    • 抢占式:高优先级的线程抢占CPU
  • Java的调度方法
    • 同优先级线程组成先进先出队列(先到先服务),使用时间片策略
    • 对高优先级,使用优先调度的抢占式策略

2. 线程的优先级

  • 默认配置:

    • MAX_PRIORITY:10
    • MIN_PRIORITY:1
    • NORM_PRIORITY:5
  • 设置操作

    • 线程对象名.getPriority()

      获取线程优先级

    • 线程对象名.setPriority()

      设置线程优先级

  • 优先级理解

    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。并不意味着只有当高优先级的线程执行完后,低优先级的线程才执行

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