多线程

学习目标：

1、基本概念：程序、进程、线程

2、线程的创建和使用

3、线程的生命周期

4、线程的同步

5、线程的通信

6、JDK5.0新增线程创建方式

 

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基本概念：程序、进程、线程

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

• 如：运行中的QQ，运行中的MP3播放器
• 程序是静态的，进程是动态的
• 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(thread)，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。

• 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和程序计数器(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。

 

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进程与线程

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单核CPU和多核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。如果有某个人不想交钱，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。

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并行与并发

• 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。

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使用多线程的优点

背景：以单核CPU为例，只使用单个线程先后完成多个任务（调用多个方法），肯定比用多个线程来完成用的时间更短，为何仍需多线程呢？

多线程程序的优点：

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。将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理解和修改

 

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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、文件读写操作、网络操作、 搜索等。
3. 需要一些后台运行的程序时。

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线程的创建和启动

• Java语言的JVM允许程序运行多个线程，它通过java.lang.Thread类来体现
• Thread类的特性：

1. 每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的，经常把run()方法的主体称为线程体
2. 通过该Thread对象的start()方法来启动这个线程，而非直接调用run()

    

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创建线程的两种方式

JDK1.5之前创建新执行线程有两种方法：

• 继承Thread类的方式
• 实现Runnable接口的方式

方式一：继承Thread类

1. 定义子类继承Thread类。
2. 子类中重写Thread类中的run方法。
3. 创建Thread子类对象，即创建了线程对象。
4. 调用线程对象start方法：启动线程，调用run方法。

 

  

 

 

注意点：

1. 如果自己手动调用run()方法，那么就只是普通方法，没有启动多线程模式。
2. run()方法由JVM调用，什么时候调用，执行的过程控制都由操作系统的CPU调度决定。
3. 想要启动多线程，必须调用start方法。
4. 一个线程对象只能调用一次start()方法启动，如果重复调用了，则将抛出以上的异常“IllegalThreadStateException”。

方式二：实现Runnable接口

1. 定义子类，实现Runnable接口。
2. 子类中重写Runnable接口中的run方法。
3. 通过Thread类含参构造器创建线程对象。
4. 将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造器中。
5. 调用Thread类的start方法：开启线程，调用Runnable子类接口的run方法。

继承方式和实现方式的联系与区别

区别

• 继承Thread：线程代码存放Thread子类run方法中。
• 实现Runnable：线程代码存在接口的子类的run方法。

实现方式的好处

• 避免了单继承的局限性
• 多个线程可以共享同一个接口实现类的对象，非常适合多个相同线程来处理同一份资源。

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Thread类的有关方法

• void start(): 启动线程，并执行对象的run()方法
• run(): 线程在被调度时执行的操作
• 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
• static void yield()：线程让步

暂停当前正在执行的线程，把执行机会让给优先级相同或更高的线程

若队列中没有同优先级的线程，忽略此方法

• join() ：当某个程序执行流中调用其他线程的 join() 方法时，调用线程将被阻塞，直到 join() 方法加入的 join 线程执行完为止

低优先级的线程也可以获得执行

• static void sleep(long millis)：(指定时间:毫秒)

令当前活动线程在指定时间段内放弃对CPU控制,使其他线程有机会被执行,时间到后重排队。

抛出InterruptedException异常

• stop(): 强制线程生命期结束，不推荐使用
• boolean isAlive()：返回boolean，判断线程是否还活着