多线程(一) 基本概念

多线程介绍

并发与并行

并发:指两个或多个事件在同一个时间段内发生。  

并行:指两个或多个事件在同一时刻发生(同时发生)

通俗易懂版:

你吃饭吃到一半,电话来了,你一直到吃完了以后才去接,这就说明你不支持并发也不    支持并行。
    你吃饭吃到一半,电话来了,你停了下来接了电话,接完后继续吃饭,这说明你支持并发。
    你吃饭吃到一半,电话来了,你一边打电话一边吃饭,这说明你支持并行。

并发的关键是你有处理多个任务的能力,不一定要同时。
并行的关键是你有同时处理多个任务的能力。

所以它们最关键的点就是:是否是『同时』。

在操作系统中,安装了多个程序,并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行,这在单 CPU 系统中,每一时刻只能有一道程序执行,即微观上这些程序是分时的交替运行,只不过是给人的感觉是同时运行,那是因为分 时交替运行的时间是非常短的。

而在多个 CPU 系统中,则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上(CPU),实现多任务并行执行,即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序,这样多个程序便可以同时执行。目前电脑市场上说的多核 CPU,便是多核处理器,核 越多,并行处理的程序越多,能大大的提高电脑运行的效率。

注意:单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的,只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理,线程也是一样的,从宏观角度上理解线程是并行运行的,但是从微观角度上分析却是串行运行的,即一个线程一个线程的去运行,当系统只有一个CPU时,线程会以某种顺序执行多个线程,我们把这种情况称之为 线程调度。 

进程:进程指正在运行的程序。确切的来说,当一个程序进入内存运行,即变成一个进程,进程是处于运行过程中的程序,并且具有一定独立功能。

线程:线程是进程中的一个执行单元,负责当前进程中程序的执行,一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的,这个应用程序也可以称之为多线程程序。

简而言之:一个程序运行后至少有一个进程,一个进程中可以包含多个线程,但一个进程中至少包含一个线程。

 

什么是多线程呢?即就是一个程序中有多个线程在同时执行。

单线程程序与多线程程序的不同:

  1. 单线程程序:即,若有多个任务只能依次执行。当上一个任务执行结束后,下一个任务开始执行。如,去网吧上网,网吧只能让一个人上网,当这个人下机后,下一个人才能上网。
  2. 多线程程序:即,若有多个任务可以同时执行。如,去网吧上网,网吧能够让多个人同时上网。

 

程序运行原理

  1. 分时调度

所有线程轮流使用 CPU 的使用权,平均分配每个线程占用 CPU 的时间。

  1. 抢占式调度

优先让优先级高的线程使用 CPU,如果线程的优先级相同,那么会随机选择一个(线程随机性),Java使用的为抢占式调度。

 

抢占式调度详解

大部分操作系统都支持多进程并发运行,现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如:现在我们上课一边使用编辑器,一边使用录屏软件,同时还开着画图板,dos窗口等软件。此时,这些程序是在同时运行,”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。

 

实际上,CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而言,某个时刻,只能执行一个线程,而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快,看上去就是在同一时刻运行。

其实,多线程程序并不能提高程序的运行速度,但能够提高程序运行效率,让CPU的使用率更高。

 

主线程

回想我们以前学习中写过的代码,当我们在dos命令行中输入java空格类名回车后,启动JVM,并且加载对应的class文件。虚拟机并会从main方法开始执行我们的程序代码,一直把main方法的代码执行结束。如果在执行过程遇到循环时间比较长的代码,那么在循环之后的其他代码是不会被马上执行的。如下代码演示:

class Demo {
    String name;

    Demo(String name) {
        this.name = name;
    }

    void show() {
        for (int i = 1; i <= 10000; i++) {
            System.out.println("name=" + name + ",i=" + i);
        }
    }
}

class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Demo d = new Demo("小强");
        Demo d2 = new Demo("旺财");
        d.show();
        d2.show();
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

若在上述代码中show方法中的循环执行次数很多,这时在d.show();下面的代码是不会马上执行的,并且在dos窗口会看到不停的输出name=小强,i=值,这样的语句。为什么会这样呢?

原因是:jvm启动后,必然有一个执行路径(线程)从main方法开始的,一直执行到main方法结束,这个线程在java中称之为主线程。当程序的主线程执行时,如果遇到了循环而导致程序在指定位置停留时间过长,则无法马上执行下面的程序,需要等待循环结束后能够执行。

那么,能否实现一个主线程负责执行其中一个循环,再由另一个线程负责其他代码的执行,最终实现多部分代码同时执行的效果?

能够实现同时执行,通过Java中的多线程技术来解决该问题。

Thread类

该如何创建线程呢?通过API中搜索,查到Thread类。通过阅读Thread类中的描述。Thread是程序中的执行线程。Java 虚拟机允许应用程序并发地运行多个执行线程。

java.lang.Thread    
public class Thread
extends Object
implements Runnable

构造方法: Thread() 分配新的 Thread 对象;
         Thread(String name)  分配新的 Thread 对象。将指定的name作为其线程名称。

常用方法:void start()
        void run()
        static void sleep(long millis)

发现创建新执行线程有两种方法。

  1. 一种方法是将类声明为 Thread 的子类。该子类应重写 Thread 类的 run 方法。创建对象,开启线程。run方法相当于其他线程的main方法。
  2. 另一种方法是声明一个实现 Runnable 接口的类。该类然后实现 run 方法。然后创建Runnable的子类对象,传入到某个线程的构造方法中,开启线程。

 

启动一个线程是run()还是start()?它们的区别?

启动一个线程是start()

区别:

start: 启动线程,并调用线程中的run()方法

run  : 执行该线程对象要执行的任务

 

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