本文主要內(nèi)容
1、進程和線程
2、Thread類
3、Runnable接口
4、Callable接口
5、線程的狀態(tài)、線程池
01進程和線程
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A:進程概念
- a:進程:進程指正在運行的程序。確切的來說,當一個程序進入內(nèi)存運行,
即變成一個進程,進程是處于運行過程中的程序,并且具有一定獨立功能。
- a:進程:進程指正在運行的程序。確切的來說,當一個程序進入內(nèi)存運行,
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B:線程的概念
a:線程:線程是進程中的一個執(zhí)行單元(執(zhí)行路徑),負責當前進程中程序的執(zhí)行,
一個進程中至少有一個線程。一個進程中是可以有多個線程的,這個應用程序也可以稱之為多線程程序。
簡而言之:一個程序運行后至少有一個進程,一個進程中可以包含多個線程b:多線程:即就是一個程序中有多個線程在同時執(zhí)行。
一個核心的CPU在多個線程之間進行著隨即切換動作,由于切換時間很短(毫秒甚至是納秒級別),所以感覺不到c:單線程/多線程程序
單線程程序:即若有多個任務只能依次執(zhí)行。當上一個任務執(zhí)行結束后,下一個任務開始執(zhí)行。如去 網(wǎng)吧上網(wǎng),網(wǎng)吧只能讓一個人上網(wǎng),當這個人下機后,下一個人才能上網(wǎng)。
多線程程序:即若有多個任務可以同時執(zhí)行。如,去網(wǎng)吧上網(wǎng),網(wǎng)吧能夠讓多個人同時上網(wǎng)。
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C:線程的運行模式
a:分時調(diào)度
所有線程輪流使用 CPU 的使用權,平均分配每個線程占用 CPU 的時間。-
b:搶占式調(diào)度
優(yōu)先讓優(yōu)先級高的線程使用 CPU,如果線程的優(yōu)先級相同,那么會隨機選擇一個(線程隨機性),Java使用的為搶占式調(diào)度。大部分操作系統(tǒng)都支持多進程并發(fā)運行,現(xiàn)在的操作系統(tǒng)幾乎都支持同時運行多個程序。
實際上,CPU(中央處理器)使用搶占式調(diào)度模式在多個線程間進行著高速的切換。對于CPU的一個核而言,某個時刻,只能執(zhí)行一個線程,而 CPU的在多個線程間切換速度相對我們的感覺要快,看上去就是在同一時刻運行。
其實,多線程程序并不能提高程序的運行速度,但能夠提高程序運行效率,讓CPU的使用率更高。
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D:main的主線程
public class Demo { public static void main(String[] args) { System.out.println(0/0); function(); System.out.println(Math.abs(-9)); } public static void function(){ for(int i = 0 ; i < 10000;i++){ System.out.println(i); } }}
02Thread類
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A:Thread類:Thread是程序中的執(zhí)行線程。Java 虛擬機允許應用程序并發(fā)地運行多個執(zhí)行線程。
創(chuàng)建新執(zhí)行線程有兩種方法- a:一種方法是將類聲明為 Thread 的子類。該子類應重寫 Thread 類的 run 方法。創(chuàng)建對象,開啟線程。run方法相當于其他線程的main方法。
- b:另一種方法是聲明一個實現(xiàn) Runnable 接口的類。該類然后實現(xiàn) run 方法。然后創(chuàng)建Runnable的子類對象,傳入到某個線程的構造方法中,開啟線程。
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B:實現(xiàn)線程程序繼承Thread
/* * 創(chuàng)建和啟動一個線程 * 創(chuàng)建Thread子類對象 * 子類對象調(diào)用方法start() * 讓線程程序執(zhí)行,JVM調(diào)用線程中的run */ public class ThreadDemo { public static void main(String[] args) { SubThread st = new SubThread(); SubThread st1 = new SubThread(); st.start(); st1.start(); for(int i = 0; i < 50;i++){ System.out.println("main..."+i); } } } /* * 定義子類,繼承Thread * 重寫方法run */ public class SubThread extends Thread{ public void run(){ for(int i = 0; i < 50;i++){ System.out.println("run..."+i); } } } -
C:什么要繼承Thread
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a:為什么要繼承Thread類,并調(diào)用其的start方法才能開啟線程呢?
繼承Thread類:因為Thread類用來描述線程,具備線程應該有功能。那為什么不直接創(chuàng)建Thread類的對象呢?
如下代碼:Thread t1 = new Thread(); t1.start();//這樣做沒有錯,但是該start調(diào)用的是Thread類中的run方法 //而這個run方法沒有做什么事情,更重要的是這個run方法中并沒有定義我們需要讓線程執(zhí)行的代碼。 b:創(chuàng)建線程的目的是什么?
是為了建立程序單獨的執(zhí)行路徑,讓多部分代碼實現(xiàn)同時執(zhí)行。也就是說線程創(chuàng)建并執(zhí)行需要給定線程要執(zhí)行的任務。
對于主線程,定義在main函數(shù)中。自定義線程需要執(zhí)行的任務都定義在run方法中。
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D:多線程內(nèi)存運行過程
多線程執(zhí)行時,到底在內(nèi)存中是如何運行的呢?
多線程執(zhí)行時,在棧內(nèi)存中,其實每一個執(zhí)行線程都有一片自己所屬的棧內(nèi)存空間。進行方法的壓棧和彈棧。
當執(zhí)行線程的任務結束了,線程自動在棧內(nèi)存中釋放了。但是當所有的執(zhí)行線程都結束了,那么進程就結束了。-
E:Thread類方法
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a:String getName()獲取線程名字
public class NameThread extends Thread{ public NameThread(){ super("小強"); } public void run(){ System.out.println(getName()); } } /* * 每個線程,都有自己的名字 * 運行方法main線程,名字就是"main" * 其他新鍵的線程也有名字,默認 "Thread-0","Thread-1" * * JVM開啟主線程,運行方法main,主線程也是線程,是線程必然就是 * Thread類對象 */ public class ThreadDemo { public static void main(String[] args) { NameThread nt = new NameThread(); nt.start(); } } -
b:static Thread currentThread()返回正在執(zhí)行的線程對象
/* * 每個線程,都有自己的名字 * 運行方法main線程,名字就是"main" * 其他新鍵的線程也有名字,默認 "Thread-0","Thread-1" * * JVM開啟主線程,運行方法main,主線程也是線程,是線程必然就是 * Thread類對象 * Thread類中,靜態(tài)方法 * static Thread currentThread()返回正在執(zhí)行的線程對象 */ public class ThreadDemo { public static void main(String[] args) { NameThread nt = new NameThread(); nt.start(); /*Thread t =Thread.currentThread(); System.out.println(t.getName());*/ System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } }
*c:setName(String name)線程名字設置
public class NameThread extends Thread{ public NameThread(){ super("小強"); } public void run(){ System.out.println(getName()); } } public class ThreadDemo { public static void main(String[] args) { NameThread nt = new NameThread(); nt.setName("旺財"); nt.start(); } }*d:sleep(睡眠毫秒數(shù)) 休眠
public class ThreadDemo { public static void main(String[] args) throws Exception{ /*for(int i = 0 ; i < 5 ;i++){ Thread.sleep(50); System.out.println(i); }*/ new SleepThread().start(); } } public class SleepThread extends Thread{ public void run(){ for(int i = 0 ; i < 5 ;i++){ try{ Thread.sleep(500);//睡眠500ms,500ms已到并且cpu切換到該線程繼續(xù)向下執(zhí)行 }catch(Exception ex){ } System.out.println(i); } } } -
03Runnable接口
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A:實現(xiàn)線程程序實現(xiàn)Runnable接口
/* * 實現(xiàn)線程成功的另一個方式,接口實現(xiàn) * 實現(xiàn)接口Runnable,重寫run方法 */ public class SubRunnable implements Runnable{ public void run(){ for(int i = 0 ; i < 50; i++){ System.out.println("run..."+i); } } } B:實現(xiàn)接口方式的好處
第二種方式實現(xiàn)Runnable接口避免了單繼承的局限性,所以較為常用。
實現(xiàn)Runnable接口的方式,更加的符合面向對象,線程分為兩部分,一部分線程對象,一部分線程任務。
繼承Thread類,線程對象和線程任務耦合在一起。
一旦創(chuàng)建Thread類的子類對象,既是線程對象,有又有線程任務。
實現(xiàn)runnable接口,將線程任務單獨分離出來封裝成對象,類型就是Runnable接口類型。Runnable接口對線程對象和線程任務進行解耦。
(降低緊密性或者依賴性,創(chuàng)建線程和執(zhí)行任務不綁定)-
C:匿名內(nèi)部類實現(xiàn)線程程序
/* * 使用匿名內(nèi)部類,實現(xiàn)多線程程序 * 前提: 繼承或者接口實現(xiàn) * new 父類或者接口(){ * 重寫抽象方法 * } */ public class ThreadDemo { public static void main(String[] args) { //繼承方式 XXX extends Thread{ public void run(){}} new Thread(){ public void run(){ System.out.println("!!!"); } }.start(); //實現(xiàn)接口方式 XXX implements Runnable{ public void run(){}} Runnable r = new Runnable(){ public void run(){ System.out.println("###"); } }; new Thread(r).start(); new Thread(new Runnable(){ public void run(){ System.out.println("@@@"); } }).start(); } }
04線程的狀態(tài)
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A:線程的狀態(tài)圖
image.png
- B:線程池的原理
1.在java中,如果每個請求到達就創(chuàng)建一個新線程,開銷是相當大的。
2.在實際使用中,創(chuàng)建和銷毀線程花費的時間和消耗的系統(tǒng)資源都相當大,甚至可能要比在處理實際的用戶請求的時間和資源要多的多。
3.除了創(chuàng)建和銷毀線程的開銷之外,活動的線程也需要消耗系統(tǒng)資源。
如果在一個jvm里創(chuàng)建太多的線程,可能會使系統(tǒng)由于過度消耗內(nèi)存或“切換過度”而導致系統(tǒng)資源不足。
為了防止資源不足,需要采取一些辦法來限制任何給定時刻處理的請求數(shù)目,盡可能減少創(chuàng)建和銷毀線程的次數(shù),特別是一些資源耗費比較大的線程的創(chuàng)建和銷毀,盡量利用已有對象來進行服務。
線程池主要用來解決線程生命周期開銷問題和資源不足問題。通過對多個任務重復使用線程,線程創(chuàng)建的開銷就被分攤到了多個任務上了,而且由于在請求到達時線程已經(jīng)存在,所以消除了線程創(chuàng)建所帶來的延遲。這樣,就可以立即為請求服務,使用應用程序響應更快。另外,通過適當?shù)恼{(diào)整線程中的線程數(shù)目可以防止出現(xiàn)資源不足的情況。
05 JDK5實現(xiàn)線程池
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A:JDK5實現(xiàn)線程池
/* * JDK1.5新特性,實現(xiàn)線程池程序 * 使用工廠類 Executors中的靜態(tài)方法創(chuàng)建線程對象,指定線程的個數(shù) * static ExecutorService newFixedThreadPool(int 個數(shù)) 返回線程池對象 * 返回的是ExecutorService接口的實現(xiàn)類 (線程池對象) * * 接口實現(xiàn)類對象,調(diào)用方法submit (Ruunable r) 提交線程執(zhí)行任務 * */ public class ThreadPoolDemo { public static void main(String[] args) { //調(diào)用工廠類的靜態(tài)方法,創(chuàng)建線程池對象 //返回線程池對象,是返回的接口 ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2); //調(diào)用接口實現(xiàn)類對象es中的方法submit提交線程任務 //將Runnable接口實現(xiàn)類對象,傳遞 es.submit(new ThreadPoolRunnable()); es.submit(new ThreadPoolRunnable()); es.submit(new ThreadPoolRunnable()); } } public class ThreadPoolRunnable implements Runnable { public void run(){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 線程提交任務"); } }
06 Callable接口
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A:實現(xiàn)線程的Callable接口方式
/* * 實現(xiàn)線程程序的第三個方式,實現(xiàn)Callable接口方式 * 實現(xiàn)步驟 * 工廠類 Executors靜態(tài)方法newFixedThreadPool方法,創(chuàng)建線程池對象 * 線程池對象ExecutorService接口實現(xiàn)類,調(diào)用方法submit提交線程任務 * submit(Callable c) */ public class ThreadPoolDemo1 { public static void main(String[] args)throws Exception { ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2); //提交線程任務的方法submit方法返回 Future接口的實現(xiàn)類 Future<String> f = es.submit(new ThreadPoolCallable()); String s = f.get(); System.out.println(s); } } /* * Callable 接口的實現(xiàn)類,作為線程提交任務出現(xiàn) * 使用方法返回值 */ import java.util.concurrent.Callable; public class ThreadPoolCallable implements Callable<String>{ public String call(){ return "abc"; } } -
B:線程實現(xiàn)異步計算
/* * 使用多線程技術,求和 * 兩個線程,1個線程計算1+100,另一個線程計算1+200的和 * 多線程的異步計算 */ public class ThreadPoolDemo { public static void main(String[] args)throws Exception { ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2); Future<Integer> f1 =es.submit(new GetSumCallable(100)); Future<Integer> f2 =es.submit(new GetSumCallable(200)); System.out.println(f1.get()); System.out.println(f2.get()); es.shutdown(); } } public class GetSumCallable implements Callable<Integer>{ private int a; public GetSumCallable(int a){ this.a=a; } public Integer call(){ int sum = 0 ; for(int i = 1 ; i <=a ; i++){ sum = sum + i ; } return sum; } }
