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java多线程的四种创建方式、程序、线程、进程、并行、串行、Thread、Runnable、Callable、线程池技术

article 2024/9/23 9:28:21

这里写目录标题

    • Java多线程相关概念
    • 使用多线程的优点：
    • 创建方式一：
    • 创建方式二：
    • 创建方式三：
    • 创建方式四：

Java多线程相关概念

程序(program)是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码，静态对象。

进程(process)是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程。——生命周期。
程序是静态的，进程是动态的 如：运行中的QQ，运行中的MP3播放器 。
进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域;现代的操作系统，大都是支持多进程的，支持同时运行多个程序。

线程(thread)，进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。若一个进程同一时间并行执行多个线程，就是支持多线程的

​ 线程作为调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器(pc)，线程切换的开销小

​ 一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间它们从同一堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资源可能就会带来安全的隐患

并行与并发 ：

**并行：**多个CPU同时执行多个任务（多个CPU同时执行不同的指令，一般默认是单核CPU）。比如：多个人同时做不同的事。

**并发：**一个CPU(采用时间片)同时执行多个任务。比如：秒杀、多个人做同一件事。

使用多线程的优点：

**背景：**以单核CPU为例，只使用单个线程先后完成多个任务（调用多个方法），肯定比用多个线程来完成用的时间更短，为何仍需多线程呢？

  1. 提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义，可增强用户体验。

  2. 提高计算机系统CPU的利用率

  3. 改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理解和修改

单核CPU和多核CPU的理解

单核CPU，其实是一种假的多线程，因为在一个时间单元内，也只能执行一个线程的任务。例如：虽然有多车道，但是收费站只有一个工作人员在收费，只有收了费才能通过，那么CPU就好比收费人员。如果有某个人不想交钱，那么收费人员可以把他“挂起”（晾着他，等他想通了，准备好了钱，再去收费）。但是因为CPU时间单元特别短，因此感觉不出来。如果是多核的话，才能更好的发挥多线程的效率。（现在的服务器都是多核的）一个Java应用程序java.exe，其实至少有三个线程：main()主线程，gc()垃圾回收线程，异常处理线程。当然如果发生异常，会影响主线程。

Java的JVM允许程序运行多个线程，使用java.lang.Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或子类的实例。

Thread类的特性 ：

每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的，经常把run()方法的主体称为线程体

通过该Thread对象的start()方法来启动这个线程，而非直接调用run()

方式一步骤：继承于Thread类
1.创建一个继承于Thread类的子类
2.重写Thread类的run() --> 将此线程执行的操作声名在run()方法中
3.创建Thread类的子类的对象
4.通过此对象调用start()

创建方式一：

package com.li.java;
/*
问题：遍历 100以内的偶数。
 */

//1.创建一个继承于Thread类的子类
class MyThread extends Thread{
    //2.重写Thread类的run()
    public void run(){
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}
public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建Thread类的子类的对象
        MyThread t1 = new MyThread();

        //4.通过此对象调用start();两个作用：①.启动当前线程  ②.调用当前线程的run()
        t1.start();//副线程执行
        //问题一：不能通过直接调用run()的方式启动线程。

        //问题二：再启动一个线程，遍历100以内的偶数,不可以还让已经start()的线程去执行，会报IllegalThreadStateException
//        t1.start();
        //需要重新创建一个线程的对象
           MyThread t2 = new MyThread();
           t2.start();

        //如下操作仍然是在main线程中执行
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(i + "***********main()***********");
            }
        }
    }
}

创建方式二：

方式二步骤：实现Runnable接口
 1.创建一个实现了Runnable接口的类
 2.实现类去实现Runnable中抽象方法：run()
 3.创建实现类的对象
 4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
 5.通过Thread类的对象调用start()

package com.li.java;

/**
 */
//1.创建一个实现了Runnable接口的类
class MThread implements Runnable{
//2.实现类去实现Runnable中抽象方法：run()
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}



public class ThreadTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建实现类的对象
        MThread mThread = new MThread();

        //4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
        Thread t1 = new Thread(mThread);
        t1.setName("线程1");
        //5.通过Thread类的对象调用start():① 启动线程 ② 调用当前线程的run()-->调用了Runnable类型的target的run()
        t1.start();

        //再启动一个线程，遍历100以内的偶数
        Thread t2 = new Thread(mThread);
        t2.setName("线程2");
        t2.start();

    }
}

 * 比较创建线程的两种方式：
 * 开发中：优先选择：实现Runnable接口的方式
 * 原因：1.实现方式没有类的单继承性的局限性
 *      2.实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况。
 *
 * 联系：public class Thread implements Runnable
 * 相同点：两种方式都需要重写run()，将线程要执行的逻辑声名在run()中。

创建方式三：

实现Callable接口。 ---JDK 5.0新增
1、创建一个实现Callable的实现类
2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
3.创建Callable接口实现类的对象
4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，
5.将FutureTask的对象作为传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start();

package com.li.java2;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
/**
 * 创建线程的第三种方式：实现Callable接口。
 *
 *
 * 如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式更强大？
 */
//1、创建一个实现Callable的实现类
class NumThread implements Callable{
//2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        int sum = 0;
        for (int i = 1; i <= 100 ; i++) {
            if (i % 2 == 0){
                System.out.println(i);
                sum += i;
            }
        }
        return sum;
    }
}
public class ThreadNew {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建Callable接口实现类的对象
        NumThread numThread = new NumThread();
        //4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
        FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);
        //5.将FutureTask的对象作为传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start();
        new Thread(futureTask).start();

        try {
            //6.获取Callable中call方法的返回值
            //get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。
            Object sum = futureTask.get();
            System.out.println("总和为：" + sum);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

创建方式四：

1.提供指定线程数量的线程池
2.执行指定的线程操作，需要提供Runnable或Callable接口实现类的对象
3.关闭连接池

 * 在开发中基本都使用线程池
 * 使用线程池的好处：
 * 1.提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
 * 2.降低资源消耗（重复利用线程池中的线程，不需要每次都创建）
 * 3.便于管理
 * corePoolSize:核心池的大小
 * maximumPoolSize：最大线程数
 * keepAliveTime:线程没有任务时最多保存多长时间后会中止

package com.li.java2;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

/**
 * 创建线程的方法四：使用线程池
 */

class NumberThread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            if (i % 2 == 0){
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}
class NumberThread1 implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            if (i % 2 != 0){
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}
public class ThreadPool {

    public static void main(String[] args) {
        //1.提供指定线程数量的线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor)service;
        //设置线程池的属性
//        System.out.println(service.getClass());

        service1.setCorePoolSize(15);
//        service1.setKeepAliveTime();

        //2.执行指定的线程操作，需要提供Runnable或Callable接口实现类的对象
        service.execute(new NumberThread());//适合于Runnable
        service.execute(new NumberThread1());//适合于Runnable


//        service.submit(Callable callable)；//适合于Callable

        //3.关闭连接池
        service.shutdown();
    }
}

一般在项目中使用的是线程池技术，好处较多，节省资源等。


http://www.kler.cn/news/233774.html

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