java 多線程基礎

1 什么是多線程


每個正在系統(tǒng)上運行的程序都是一個進程。每個進程包含一到多個線程。線程是一組指令的集合,它可以在程序里獨立執(zhí)行。也可以把它理解為代碼運行的上下文。它負責在單個程序里執(zhí)行多任務。通常由CPU負責線程的調(diào)度和執(zhí)行。

2 為什么要使用多線程


先說結(jié)論,使用 多線程可以提高程序的效率。怎么說?分為兩種情況:

  • 我們前面介紹到線程是由CPU進行調(diào)度執(zhí)行的,如果你的計算機有多個CPU,而只有一個線程,那么把CPU的資源浪費掉了。如果有多個線程,那么就可以很好的利用CPU資源
  • 那如果只有一個CPU的情況下,多線程也能提高程序效率嗎?答案是肯定的,在開發(fā)or瀏覽網(wǎng)頁操作的時候,我們經(jīng)常會遇到比如上傳,下載這種io的操作。如果是單線程的話,那么就會阻塞(卡住),對用戶體驗來說非常不好,阻塞的時候 CPU 也會閑置,之道IO結(jié)束。如果有多個線程,那么CPU就會調(diào)度到其它的線程上繼續(xù)工作。比如我們在迅雷上,可以邊下載,邊操作。

3 線程創(chuàng)建常見的三種方式


創(chuàng)建線程的常用方法有三種,繼承 Thread 、實現(xiàn) Runnable 接口的方式和實現(xiàn)內(nèi)部類的方式創(chuàng)建。下面就用售票的一個例子(三個售票窗口共賣十張票)來看看兩種創(chuàng)建方法的區(qū)別。

下面的兩個demo先不去考慮線程安全的問題

1)繼承 Thread

_1ExtendThreadDemo.class

public class _1ExtendThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        new MyExtendsThread().start();
        new MyExtendsThread().start();
        new MyExtendsThread().start();
    }

}
class MyExtendsThread extends  Thread{
    private Integer ticket = 10;
    @Override
    public void run() {
        for(int i = 1 ; i <= 10; ++i) {
            if(ticket > 0)
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---賣第" + (this.ticket--) + "張票");
        }
    }
}

結(jié)果

Thread-0---賣第1張票
Thread-0---賣第2張票
Thread-0---賣第3張票
Thread-0---賣第4張票
Thread-0---賣第5張票
Thread-0---賣第6張票
Thread-0---賣第7張票
Thread-0---賣第8張票
Thread-0---賣第9張票
Thread-0---賣第10張票
Thread-1---賣第1張票
Thread-2---賣第1張票
Thread-2---賣第2張票
Thread-2---賣第3張票
Thread-2---賣第4張票
Thread-1---賣第2張票
Thread-2---賣第5張票
Thread-1---賣第3張票
Thread-1---賣第4張票
Thread-1---賣第5張票
Thread-1---賣第6張票
Thread-1---賣第7張票
Thread-1---賣第8張票
Thread-1---賣第9張票
Thread-1---賣第10張票
Thread-2---賣第6張票
Thread-2---賣第7張票
Thread-2---賣第8張票
Thread-2---賣第9張票
Thread-2---賣第10張票

main 方法中我們看出,我們創(chuàng)建了三個子線程去售票,每個線程都賣十張票。沒有達到我們想要的結(jié)果,即資源的共享。

2)實現(xiàn) Runnable

_2ImplRunnableDemo.class

public class _2ImplRunnableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable rn = new MyImplRunnable();
        new Thread(rn).start();
        new Thread(rn).start();
        new Thread(rn).start();
    }
}

class MyImplRunnable implements  Runnable{
    private Integer ticket = 10;
    @Override
    public void run() {
        for(int i = 1 ; i <= 10; ++i) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if(ticket > 0)
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---
                  賣第" + (this.ticket--) + "張票");
        }
    }
}

結(jié)果

Thread-0---賣第10張票
Thread-1---賣第9張票
Thread-2---賣第8張票
Thread-0---賣第7張票
Thread-1---賣第6張票
Thread-2---賣第6張票
Thread-0---賣第5張票
Thread-1---賣第4張票
Thread-2---賣第3張票
Thread-0---賣第2張票
Thread-1---賣第1張票

當我們使用了實現(xiàn) Runnable 接口的方式來創(chuàng)建線程時,我們可以看到我們同樣是開了三個窗口去售票,但是我們得到了我們想要的結(jié)果,即三個窗口共賣十張票,達到了資源共享,不會像使用繼承的方式那樣,每個線程各玩各的。

當然我們在創(chuàng)建線程的時候一般也是使用實現(xiàn) Runnable 接口的方式來創(chuàng)建,這種方式相比繼承的方式有以下幾個優(yōu)點

  • 可以實現(xiàn)多個接口,避免了繼承的局限性
  • 資源的共享

其中 Thread 類也是 Runnable 的子類。(public class Thread extends Object implements Runnable)

4 線程的生命周期


線程是一個動態(tài)執(zhí)行的過程,每個線程都有以下幾個狀態(tài)。

生命周期

其中:

  • 新建狀態(tài):當我們創(chuàng)建一個線程對象時,該線程對象就處于該狀態(tài),直到程序執(zhí)行 start() 方法
  • 就緒狀態(tài):當程序執(zhí)行start() 方法后,線程進入就緒狀態(tài),但還沒有執(zhí)行,而是處于就緒隊列中,需要等待JVM的調(diào)度
  • 運行狀態(tài):當就緒狀態(tài)下的線程獲取到CPU的資源時,JVM進行調(diào)度,就會執(zhí)行run()方法
  • 阻塞狀態(tài):當一個線程失去了CPU資源時,該線程就會從運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為阻塞狀態(tài)。阻塞狀態(tài)分為以下三種:
  • 等待阻塞:正在運行的線程執(zhí)行 wait() 方法后進入到等待阻塞狀態(tài)
  • 同步阻塞:線程在嘗試獲取 synchronized同步鎖時,因其它線程未釋放該鎖而進入阻塞狀態(tài)
  • 其它阻塞:當線程調(diào)用 sleep()join() 方法后線程進入阻塞狀態(tài)。
join 方法

當在主線程中調(diào)用 t1.join() 方法后,那么執(zhí)行權(quán)就會從主線程轉(zhuǎn)移到 t1 線程上。

yield 方法

停止當前正在運行的線程,回到就緒狀態(tài),重新等待 CPU 的調(diào)度。

5 線程分類


用戶線程

用戶自定義的線程,主線程結(jié)束后,用戶線程不會停止

守護線程

程序在運行的時候,會在后臺進行的一種通用線程。線程不存在或主線程結(jié)束,那么守護線程也會結(jié)束。

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