多线程基础篇（1）——初试线程

2022-03-11 18:34:57

1.线程概念

1.1 线程与进程

一个CPU在同一时间只能处理一个进程（程序），而一个进程包含至少一个或多个线程，操作系统会对每个进程分配相应的系统资源，如cpu，内存等，而进程中的所有线程将会共享这些资源。

进程：每个进程都有独立的代码和数据空间（进程上下文），进程间的切换会有较大的开销，一个进程包含1--n个线程。（进程是资源分配的最小单位）

线程：同一类线程共享代码和数据空间，每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC)，线程切换开销小。（线程是cpu调度的最小单位）

1.2 并行与并发

1.并行：真正意义上的同时运行

2.并发：只是通过CPU的时间片分配算法来循环执行所有任务，cpu不断地切换执行线程，造成同时运行的错觉。

1.3 线程状态

1）新建状态(New)：新创建了一个线程对象。

2）就绪状态(Runnable)：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于“可运行线程池”中，变得可运行，只等待获取CPU的使用权。即在就绪状态的进程除CPU之外，其它的运行所需资源都已全部获得。

3）运行状态(Running)：就绪状态的线程获取了CPU时间片，执行程序代码。

4）阻塞状态(Blocked)：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。

5）终止：线程run方法中执行到return,或发生了一个未处理（try-catch）的异常时，则会发生线程终止。

6）等待状态：表示当前线程进入等待状态，并且需要其他线程进行通知或中断。

7）超时等待状态：表示当前线程进入等待状态，并且需要其他线程进行通知或中断，也可以在一定时间后自动返回

注：等待状态，超时等待状态实际上也算阻塞状态。

2.简单线程代码实现

2.1 通过继承Thread类创建

继承Thread，重写run方法并在run方法中添加任务逻辑代码，即可创建一个线程。

public class Demo2{
	public static void main(String[] args) {
		for(int i=0;i<=20;i++){
			test t=new test(i);
			t.start();
			System.out.println("main thread"+i);
		}
		
	}
	
}
class test extends Thread{
	int i;
	public test(int i){
		this.i=i;
	}
	//重写run方法
	@Override
	public void run(){
		System.out.println("new thread"+i);
	}
}

2.2 实现Runnable接口

public class Demo3 {
	public static void main(String[] args) {
        //实现Runnable 接口
		Runnable r=new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName());
			}
		};
        //将Runnable对象作为参数传入Thread构造方法
		Thread t=new Thread(r);
		t.start();
	}
}

2.3 实现Callable接口

这是一种特殊的方法，因为其可以获得返回值或者抛出异常，而Runnable与Thread皆不可以，但Callable线程任务对象只能交由线程池来执行。其返回值用Future对象来接收。

public class Demo5 {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Callable<String> c=new Callable<String>() {
			@Override
			public String call() throws Exception {
				// TODO Auto-generated method stub
				return "callable";
			}
		};
		ExecutorService executors=Executors.newFixedThreadPool(5);
		Future<String> f=executors.submit(c);
		System.out.println(f.get());
	}
}

使用Runnable，Callable接口实现对比继承Thread类的优点：

1）实现了线程对象与线程任务的解耦

2）避免了类的单继承问题，获得了更好的扩展性

2.4 线程池的简单使用

与数据库连接池类似，我们通过一个线程池对象（执行器）来动态的生成管理线程对象，只需传入线程任务对象（Runnable，Callable）,则线程池对象将自动的创建或者复用线程对象。

public class Demo4 {
	public static void main(String[] args) {
		//创建线程池对象,通过工厂类来创建线程池
		ExecutorService executors=Executors.newFixedThreadPool(5);//创建一个可重用的固定线程数的线程池
		Executors.newCachedThreadPool();//创建一个根据需要可随时创建新线程的线程池，当已经创建的线程中有可用的时便重用
		Executors.newSingleThreadExecutor();//创建一个使用单个线程的线程池，并以*队列方式运行
		//调用方法提交线程任务并执行
		Runnable task=new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName());
				
			}
		};
		executors.execute(task);
	}
}

注：Runnable与Callable对象的提交执行方式不同，Runnable对象调用execute方法，而Callable对象调用submit方法。

欢迎各位指出错误以及不足，谢谢

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