【JavaEE初阶】多线程(初阶)——壹

文章目录

?线程的概念
?第一个多线程程序
- ?使用 jconsole 命令观察线程
?创建线程
?多线程的优势
⭕总结

本节目标

认识多线程

创建多线程

?线程的概念

?线程是什么

Java 给多线程编程提供了内置的支持。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

一个线程就是一个 “执行流”. 每个线程之间都可以按照顺讯执行自己的代码. 多个线程之间 “同时” 执行着多份代码。

举个例子：

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，耗费的时间特别长。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，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（Main Thread）

?为啥要有线程

首先, “并发编程” 成为 “刚需”.

单核 CPU 的发展遇到了瓶颈. 要想提高算力, 就需要多核 CPU. 而并发编程能更充分利用多核 CPU
资源.
有些任务场景需要 “等待 IO”, 为了让等待 IO 的时间能够去做一些其他的工作, 也需要用到并发编
程.

其次, 虽然多进程也能实现并发编程, 但是线程比进程更轻量.

创建线程比创建进程更快.
销毁线程比销毁进程更快.
调度线程比调度进程更快.

最后, 线程虽然比进程轻量, 但是人们还不满足, 于是又有了 “线程池”(ThreadPool) 和 “协程”(Coroutine)

关于线程池和协程博主会在后面一一介绍.此处暂时不做过多讨论.

?进程和线程的区别

进程是包含线程的. 每个进程至少有一个线程存在，即主线程。
进程和进程之间不共享内存空间. 同一个进程的线程之间共享同一个内存空间.

比如之前的多进程例子中，每个客户来银行办理各自的业务，但他们之间的票据肯定是不想让别人知道的，否则钱不就被其他人取走了么。
而上面我们的公司业务中，张三、李四、王五虽然是不同的执行流，但因为办理的都是一家公司的业务，所以票据是共享着的。这个就是多线程和多进程的最大区别。

进程是系统分配资源的最小单位，线程是系统调度的最小单位

?Java 的线程和操作系统线程的关系

线程是操作系统中的概念. 操作系统内核实现了线程这样的机制, 并且对用户层提供了一些 API 供用户使用(例如 Linux 的 pthread 库).

Java 标准库中 Thread 类可以视为是对操作系统提供的 API 进行了进一步的抽象和封装

?第一个多线程程序

感受多线程程序和普通程序的区别:

每个线程都是一个独立的执行流
多个线程之间是 “并发” 执行的

程序代码如下：

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while(true) {
            System.out.println("hello thread");
            //休眠一秒
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}
public class TestMian_1 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new MyThread();
        t1.start();

        while (true) {
            System.out.println("hello main");
            //休眠一秒
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}

以上就是一个简单的多线程的程序

start：真正的创建一个线程（从系统里创建）
MyThread里面的run：描述线程需要干啥

如果按照我们以前的思维，因为我们写的是个死循环，所以应该执行一个语句，但是这是多线程，执行结果如下：
在这里插入图片描述
结果显示交替进行，这就展现出了多线程与普通程序的区别

?使用 jconsole 命令观察线程

我们可以使用jdk自带的工具 jconsole查看当前Java进程中所有的线程

操作流程如下：

第一步，找到jdk
第二步，点进去，找到里面的bin文件点进去
第三步，点击bin文件夹里面的jconsole
第四步，找到你所创建进程
第五步，遇到以下情况，直接点击不安全连接就好
第六步，点击线程进行查看

?创建线程

?方法一：继承 Thread 类

继承 Thread 来创建一个线程类

class MyThread extends Thread {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("这里是线程运行的代码");
	}
}

创建 MyThread 类的实例

MyThread t = new MyThread();

调用 start 方法启动线程

t.start(); // 线程开始运行

?方法2：实现 Runnable 接口

实现 Runnable 接口

class MyRunnable implements Runnable {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("这里是线程运行的代码");
	}
}

创建 Thread 类实例, 调用 Thread 的构造方法时将 Runnable 对象作为 target 参数

Thread t = new Thread(new MyRunnable());

调用 start 方法

t.start(); // 线程开始运行

?方法1、2对比

对比上面两种方法:

继承 Thread 类, 直接使用 this 就表示当前线程对象的引用.
实现 Runnable 接口, this 表示的是 MyRunnable 的引用. 需要使用Thread.currentThread()

?方法3：其他变形

匿名内部类创建 Thread 子类对象

// 使用匿名类创建 Thread 子类对象
Thread t1 = new Thread() {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象");
	}
};

匿名内部类创建 Runnable 子类对象

// 使用匿名类创建 Runnable 子类对象
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("使用匿名类创建 Runnable 子类对象");
	}
});

lambda 表达式创建 Runnable 子类对象

// 使用 lambda 表达式创建 Runnable 子类对象
Thread t3 = new Thread(() -> System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象"));
Thread t4 = new Thread(() -> {
System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象");
});

?多线程的优势

增加运行速度

可以观察多线程在一些场合下是可以提高程序的整体运行效率的。

使用 System.nanoTime() 可以记录当前系统的纳秒级时间戳.
serial 串行的完成一系列运算. concurrency 使用两个线程并行的完成同样的运算

public class ThreadAdvantage {
    // 多线程并不一定就能提高速度，可以观察，count 不同，实际的运行效果也是不同的
    private static final long count = 10_0000_0000;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 使用并发方式
        concurrency();
        // 使用串行方式
        serial();
    }
    private static void concurrency() throws InterruptedException {
        long begin = System.nanoTime();
        // 利用一个线程计算 a 的值
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                int a = 0;
                for (long i = 0; i < count; i++) {
                    a--;
                }
            }
        });
        thread.start();
        // 主线程内计算 b 的值
        int b = 0;
        for (long i = 0; i < count; i++) {
            b--;
        }
        // 统计耗时
        long end = System.nanoTime();
        double ms = (end - begin) * 1.0 / 1000 / 1000;
        System.out.printf("并发: %f 毫秒%n", ms);
    }
    private static void serial() {
        // 全部在主线程内计算 a、b 的值
        long begin = System.nanoTime();
        int a = 0;
        for (long i = 0; i < count; i++) {
            a--;
        }
        int b = 0;
        for (long i = 0; i < count; i++) {
            b--;
        }
        long end = System.nanoTime();
        double ms = (end - begin) * 1.0 / 1000 / 1000;
        System.out.printf("串行: %f 毫秒%n", ms);
    }
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述

⭕总结

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