Java多线程高并发学习笔记(一)——Thread&Runnable

2022-03-06 07:17:50

进程与线程

首先来看百度百科关于进程的介绍：

进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它可以申请和拥有系统资源，是一个动态的概念，是一个活动的实体。它不只是程序的代码，还包括当前的活动，通过程序计数器的值和处理寄存器的内容来表示。

直观一点：

windows的任务管理里面，我们看到的eclipse和360等等，都是进程。（想深入了解的可以看看计算机操作系统）

什么是线程？

线程是在一个进程独立运行的子任务。线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点儿在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。

打个比如说，我们都用的QQ软件，它是一个进程，我们可以和人一边聊天一边传输文件，这就是多线程。

为什么要使用多线程？

1.多线程可以充分的利用系统的cpu,达到更快的处理效果

2.提高系统的运行效率

想入更深入了解的可以重新学习计算机操作系统，这里就不多介绍了，接下来我们怎么用！（毕竟这才是关键）

Thread and Runnable

Java中实现线程有两个方式，一个是继承Thread,另一个是实现Runnable接口，首先来看继承Thread的第一个实例：

package com.chapter1;

public class FirstThread {

    public static void main(String[] args) {
        InnerThread thread = new InnerThread();
        // 线程启动
        thread.start();
    }

}

class InnerThread extends Thread {

    // Override run方法，写入自己想要实现的业务
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

继承run方法的时候，我们通常会重写run方法，来实现自己的业务，接下来看，如何使用Runnable实现线程：

package com.chapter1;

public class FirstRunnable {

    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable myRunnable;
        myRunnable = new MyRunnable();
        new Thread(myRunnable).start();
    }

}

class MyRunnable implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

Runnable是一个接口，接口意味着更加灵活一些，也是推荐使用实现Runable接口来写线程的。

现在我们看到的都是一个单线程的例子，接下来写一个多线程的：

package com.chapter1;
/**
 * 多个线程实例
 * @author tangj
 *
 */
public class ManyThread {

    public static void main(String args[]) {
        Runnable runnable = new MyRunnable2();
        new Thread(runnable, "a").start();
        new Thread(runnable, "b").start();
        new Thread(runnable, "c").start();
        new Thread(runnable, "d").start();
    }
}

class MyRunnable2 implements Runnable {

    int count = 0;
    @Override
    public void run() {
        autoIncrement();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"计算了"+"count:" + count);
    }
    // 执行自增操作
    private void autoIncrement(){
        count++;
    }
}

我们来看下运行结果：

再运行一次

可以看到，多线程的执行是无序的，而且这个结果有点奇怪，难道不是从1增加到4吗，怎么会出现重复的？

在JVM中，执行自增操作的分为三个步骤：

1.取得现有值count

2.执行count+1操作

3.将count+1赋值给count.

所以就会遇到这样的情况，一个线程在取得count值的时候，count操作正处于第二个步骤，上一个线程执行的还未进行赋值操作，这就涉及到线程安全问题。

下面给出上一个例子的解决方案

package com.chapter1;

/**
 * 多个线程实例
 * 
 * @author tangj
 *
 */
public class ManyThread {

    public static void main(String args[]) {
        Runnable runnable = new MyRunnable2();
        new Thread(runnable, "a").start();
        new Thread(runnable, "b").start();
        new Thread(runnable, "c").start();
        new Thread(runnable, "d").start();
    }
}

class MyRunnable2 implements Runnable {

    int count = 0;

    // 注意在这里增加了关键字 synchronized
    @Override
    synchronized public void run() {
        autoIncrement();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "计算了" + "count:" + count);
    }

    // 执行自增操作
    private void autoIncrement() {
        count++;
    }
}

来看输出结果（多执行几次）：

我们可以看到：不管哪个线程先执行，最后的打印顺序肯定是递增的顺序。

接下来我们看另外一中实现方式：使用重入锁(ReentrantLock)

package com.chapter1;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ManyThread2 {

    public static void main(String[] args) {
        Runnable runnable = new MyRunnable3();
        new Thread(runnable, "a").start();
        new Thread(runnable, "b").start();
        new Thread(runnable, "c").start();
        new Thread(runnable, "d").start();
    }
}

class MyRunnable3 implements Runnable{
    
    int count = 0;
    // 使用重入锁ReentrantLock
    Lock lock = new ReentrantLock();
    
    @Override
    public void run() {
        // 锁住
        lock.lock();
        count++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "计算了" + "count:" + count);
        // 解锁
        lock.unlock();
    }
    
}

得到的结果也是整齐的递增顺序，说明它也是线程安全的。

总结

所以以后开发多线程的业务的时候，首先应该考虑的问题应该是这样的一个流程：

1.能否用单线程解决？（单线程本身就是线程安全的）

2.我开发的多线程业务是否线程安全？

线程安全是保证程序正常运行的关键，所以应该把线程安全作为开发多线程对于考虑的首要问题。

最后说两句：

本文所以代码都更新到我的github中，大家可以去clone或者Fork，我会持续更新的。

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