JavaSE_day18：多线程（上）

已于 2022-07-16 08:37:28 修改
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分类专栏： JavaSE学习 文章标签： java 开发语言 后端
于 2021-12-26 15:38:39 首次发布
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多线程（上）

1.程序、进程、线程

程序(programm)
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。
进程(process)
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
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。
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

2. 并行与并发

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。

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。

3.创建多线程的两种方式

3.1 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() –> 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()

例子： 遍历100以内的所有的偶数 ThreadTest.java

//1. 创建一个继承于Thread类的子类
class MyThread extends Thread {
    //2. 重写Thread类的run()
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}


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.通过此对象调用start():①启动当前线程 ② 调用当前线程的run()
        t1.start();
        //问题一：我们不能通过直接调用run()的方式启动线程。
//        t1.run();
        //问题二：再启动一个线程，遍历100以内的偶数。不可以还让已经start()的线程去执行。会报IllegalThreadStateException
//        t1.start();
        //我们需要重新创建一个线程的对象
        MyThread t2 = new MyThread();
        t2.start();

        //如下操作仍然是在main线程中执行的。
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i + "***********main()************");
            }
        }
    }
}

3.2 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()

例子： ThreadTest1.java

/1. 创建一个实现了Runnable接口的类
class MThread implements Runnable{

    //2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }

        }
    }
}

public class ThreadTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        //3. 创建实现类的对象
        MThread mThread = new MThread();
        //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
        Thread t1 = new Thread(mThread);
        t1.setName("线程1");
        //5. 通过Thread类的对象调用start():① 启动线程 ②调用当前线程的run()-->调用了Runnable类型的target的run()
        t1.start();

        //再启动一个线程，遍历100以内的偶数
        Thread t2 = new Thread(mThread);
        t2.setName("线程2");
        t2.start();
    }
}

比较创建线程的两种方式。
开发中： 优先选择，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。

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。

4.Thread 类中的常用方法

Thread 中的常用方法：

start() :启动当前线程；调用当前线程的run()
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
currentThread() :静态方法，返回执行当前代码的线程
getName() :获取当前线程的名字
setName() :设置当前线程的名字
yield():释放当前cpu的执行权
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。
stop() :已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。
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。
isAlive() :判断当前线程是否存活

线程的优先级：

  • MAX_PRIORITY：10
  • MIN _PRIORITY：1
  • NORM_PRIORITY：5 -->默认优先级

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。并不意味着只有当高优先级的线程执行完以后，低优先级的线程才执行。

5. JDK5.0新增线程创建方式

5.1 实现Callable接口

优点： 与使用Runnable相比， Callable功能更强大些

  • 相比run()方法，可以有返回值
  • 方法可以抛出异常
  • 支持泛型的返回值
  • 需要借助FutureTask类，比如获取返回结果

Future接口说明：

  • 可以对具体Runnable、Callable任务的执行结果进行取消、查询是
    否完成、获取结果等。
  • FutrueTask是Futrue接口的唯一的实现类
  • FutureTask 同时实现了Runnable, Future接口。它既可以作为
  • Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值

实现步骤：

  • 1.创建一个实现Callable的实现类
  • 2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
  • 3.创建Callable接口实现类的对象
  • 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
  • 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()
  • 6.获取Callable中call方法的返回值
//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();
        }
    }
}

5.2 使用线程池

背景： 经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大。
思路： 提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
好处：

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

线程池相关API：
JDK 5.0起提供了线程池相关API：ExecutorService 和 Executors
ExecutorService：真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor

使用步骤：

  • 1.提供指定线程数量的线程池
  • 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
  • 3.关闭连接池
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();
    }
}
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