[Java EE] 多线程(一) :线程的创建与常用方法(上)

2024-04-24 17:58:53

1. 认识线程

1.1 概念

1.1.1 什么是线程

⼀个线程就是⼀个"执⾏流".每个线程之间都可以按照顺序执⾏⾃⼰的代码.多个线程之间"同时"执⾏
着多份代码.

还是回到我们之前的银⾏的例⼦中。之前我们主要描述的是个⼈业务，即⼀个⼈完全处理⾃⼰的业务。我们进⼀步设想如下场景：
⼀家公司要去银⾏办理业务，既要进⾏财务转账，⼜要进⾏福利发放，还得进⾏缴社保。
如果只有张三⼀个会计就会忙不过来，耗费的时间特别⻓。为了让业务更快的办理好，张三⼜找来两位同事李四、王五⼀起来帮助他，三个⼈分别负责⼀个事情(可以理解为一个进程中包含着多个线程)，分别申请⼀个号码进⾏排队，⾃此就有了三个执⾏流共同完成任务，但本质上他们都是为了办理⼀家公司的业务。
此时，我们就把这种情况称为多线程，将⼀个⼤任务分解成不同⼩任务，交给不同执⾏流就分别排队执⾏。其中李四、王五都是张三叫来的，所以张三⼀般被称为主线程（MainThread）。

1.1.2 为什么要有线程

首先,“并发编程"是"刚需”.

  • 单核CPU的发展遇到了瓶颈.要想提高算例,就需要多核CPU.而并发编程能更充分利用多核CPU
    资源    .可以把一个任务拆解为多个部分,分配给不同的CPU核心来完成.
  • 其次虽然多进程也可以实现并发编程,但是线程比进程更加轻量.
    • 创建线程比创建进程快.
    • 销毁线程要比销毁进程快(上述两方面的原因都是因为每次创建进程都会分配系统资源,这种操作的开销比较大,而线程就可以对资源进程沿用)
    • 调度线程比调度进程快.(通过PCB中的线程调度属性来支持)

1.1.3 PCB与线程

严格意义上来说,一个PCB是描述一个线程的,而进程是若干个PCB合起来描述的.

  1. pid:每个线程都不同.(线程id)
  2. 内存指针:同一进程相同,线程之间不一样.
  3. 文件描述符表:同一进程相同,线程之间不一样.(由于同一进程调度的系统文件和使用的内存资源都是一样的,所以2,3一样)
  4. 线程调度属性:由于它是支持线程调度的一个属性,所以很明显不同线程之间一定不一样,他是每个线程独有的属性.
  5. tgid:同一进程中的线程之间都是一样的.(进程id)

我们拿一个"合租"的例子来说明上述问题
比如我们合租一间房子,客厅,卫生间,厨房等空间都是公共区域,相当于上述PCB中的内存指针和文件描述符表还有tgid,每个线程之间共享着内存空间和系统文件.每个卧室之间是每个人独有的空间,每个人的房间都不一样,就像上述的pid,线程调度属性.
在这里插入图片描述

1.1.4 线程与进程的区别(重点面试题,面试必考)

  • 进程包含线程,每个进程至少有一个进程存在,就是主线程.
  • 进程和进程之间不共享内存空间和文件资源,即它们的内存指针和文件描述符表不一样.而同一进程的线程之间共享内存空间和文件资源.
  • 进程是资源分配的基本单位(分配内存空间和文件资源),线程是执行调度的基本单位(创建线程调度属性).
  • 一个进程崩溃不会影响到其他进程,一个线程崩溃可能会影响其他进程,连同其他线程一起崩溃.

[举例]
下面有请我们的助教,蔡徐坤老师.
全民制作人们大家好,我是练习时长两年半的个人练习生cxk,喜欢Java,数据结构,数据库,music

  1. 坤坤要进一间房中吃只因,创建了一个带有一个主线程的进程:
    在这里插入图片描述
  2. 由于房间中的只因实在太多了,有100只,于是便分配到两个房间来有两个坤坤吃:
    在这里插入图片描述
  3. 但是由于在盖一间房(创建一个新的进程)的开销实在是太大了,所以我们让好多个坤坤(好多个线程)进同一个房间吃只因.(创建好多个线程),这样就会节省开销.
    在这里插入图片描述
  4. 但是此时,有两个坤坤产生了冲突,它们在抢一只只因大腿,它们都想吃.
    在这里插入图片描述
  5. 此时,旁边的坤坤来劝架(鸡哥算了算了),劝住了.大家继续吃只因.(进程继续运行)
    在这里插入图片描述
  6. 如果没劝住,就直接掀桌(╯‵□′)╯︵┻━┻了,大家谁都别吃了,进程也就挂掉了.
    在这里插入图片描述

1.2 创建多线程

注:下面在主方法中创建的线程属于主线程,在程序执行之后会自动启动线程.建议看完后面的1.3的一部分内容之后再来看这里.run()方法,start()方法,构造,sleep()方法都在后面.

  1. 通过继承Tread类,并在主线程创建线程对象.
public class MyTread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("hello tread");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {//注意调用sleep方法需要抛出异常
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new MyTread();
        thread.start();
        while (true){
            System.out.println("hello main");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}
  1. 通过实现Runnable接口,并在主线程为Tread的构造方法传入这个类的引用来创建线程对象.
public class MyTread1 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("hello tread");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new MyTread());
        thread.start();
        while (true){
            System.out.println("hello main");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}
  1. 通过匿名内部类来创建线程对象.第一种是直接重写Tread接口中的方法,第二种是给Tread类的构造方法传入Runnable接口,并重写Runnable中的方法.
public class MyTread2 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    System.out.println("hello tread");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);//Tread类中的一个static方法
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }
            }
        };
        thread.start();
        while (true) {
            System.out.println("hello main");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}


public class MyTread3 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    System.out.println("hello tread");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }
            }
        });
        thread.start();
        while (true){
            System.out.println("hello main");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}
  1. 通过创建labda表达式,这是对run方法的一种平替版本.
public class MyTread4 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            while (true){
                System.out.println("hello tread");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        });
        thread.start();
        while (true){
            System.out.println("hello main");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}

2. Tread类及其常见方法

Thread类是JVM⽤来管理线程的⼀个类，换句话说，每个线程都有⼀个唯⼀的Thread对象与之关
联。⽤我们上⾯的例⼦来看，每个执⾏流，也需要有⼀个对象来描述，类似下图所⽰，⽽Thread类的对象就是⽤来描述⼀个线程执⾏流的，JVM会将这些Thread对象组织起来，⽤于线程调度，线程管理.
在这里插入图片描述

2.1 Tread的常见构造方法

方法 说明
Tread() 创建线程对象
Tread(Runnable target) 使用Runnable对象来创建线程
Tread(String name) 创建线程对象并命名
Tread(Runnable target,String name) 使用Runnable对象来创建线程并命名 
Thread t1 = new Thread();
Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
Thread t3 = new Thread("这是我的名字");
Thread t4 = new Thread(new MyRunnable(), "这是我的名字");

2.2 Tread的常见属性

属性 获取方法
id getId()
名称 getName()
优先级 getPriority()
状态 getState()
是否是后台线程 isDaemon()
是否存活 isAlive()
是否被中断 isInterrupted()

拓展:把一个线程设置为后台线程的方法是线程引用.setDaemon(true).

  • id是线程的唯一标识,不同的线程不会重复
  • 名称可以通过jconsole看到.
  • 状态表示线程当前所处的⼀个情况，下面我们会进⼀步说明.
  • 优先级高的线程理论上来说更容易被调度到.
  • 关于后台线程,我们要多唠几句:
    首先什么是前台线程,这和我们平时所知道的前台不一样,这里指的前台线程是,前台线程运行不结束,Java程序永远不会结束,后台线程是,后台即使在运行,只要前台线程全部结束,也不可以阻止Java程序结束,当然后台线程的结束也不可以对Java程序的执行产生任何影响.(如gc线程,就是Java垃圾回收线程,是周期性持续执行的后台线程)

我们下面举一个代码的例子:

public class Demo0 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(()->{
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("tread");
        });
        thread.setDaemon(true);//把tread线程设置为后台线程
        thread.start();
        System.out.println("main is terminate");
    }
}

运行结果:
在这里插入图片描述
这里我们可以看到,只打印了最后main线程的一句话,由于在tread设置为了后台线程,而且在线程中sleep了1s,tread还没来得及反应,前台线程main线程就已经结束了,整个进程就结束了,后台的tread也不得不结束.

我们下面通过一个实际生活中的例子-----吃酒席来说明:

  1. 今天吃酒席,有马化腾,马云,还有一些小喽啰.
    在这里插入图片描述
    由于马云和马化腾都是大老板,掌管者整个酒席的节奏,一桌酒席是否结束,由他们说了算.它们就是前台线程,掌管者整个进程.
  2. 马云和马化腾掌管者整个酒席的节奏,它们都说结束才可以结束,要是有一个没喝好,就不可以结束.
    在这里插入图片描述
    酒席结束了,小喽啰不走也得走了.
    在这里插入图片描述
  3. 突然有一个小喽啰实在喝不动了,提前溜了.但是酒席不可以结束,马爸爸和马爹爹还没有喝好,接着喝,可见后台进程的结束并不影响进程是否结束.
    在这里插入图片描述
  • 是否存活,线程中的线程引用是否被gc回收,这里不可以理解为线程是否还在执行,两者有一定的区别.
  • 线程终端问题,后序介绍.

[未完待续…]

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