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【JavaEE】初识线程

article 2024/12/26 20:09:37

一、简述进程

认识线程之前我们应该去学习一下“进程" 的概念，我们可以把一个运行起来的程序称之为进程，进程的调度，进程的管理是由我们的操作系统来管理的，创建一个进程，操作系统会为每一个进程创建一个 PCB，并为进程在内存中开辟一块运行空间 ,然后把这个 PCB 加入到链表中。

进程的调度是为了解决，处理多进程运行的机制，CPU 按照并发的方式执行进程，在进程之间高速切换，看起来就是多进程同时运行。为了描述控制进程的运行，系统中存放进程的管理和控制信息的数据结构称为进程控制块（PCB Process Control Block），它是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录性数据结构。它是进程管理和控制的最重要的数据结构，每一个进程均有一个PCB，PCB 记载了进程的优先级，进程的状态，进程的上下文，进程的记账信息等等。

进程的概念就是为了能够实现，多任务，并发执行（”同时执行“）的机制。

能否实现多进程并发执行，需要看操作系统是否能够支持操作，执行的效率这个是考验CPU 的性能。

想要学习更多进程知识的朋友可以观看博主的上一篇博客——【JavaEE】浅识进程_保护小周ღ的博客

二、什么是线程

进程是操作系统分配资源的基本单位，无论是创建，还是调度都是非常麻烦的，进程与进程之间的独立性是较高的，多进程协同维护同一个程序，对资源的消耗是非常大的。

举个例子：我们的QQ 当我们与别人打qq电话的时候，还可以接收qq 消息，并且qq空间同一时刻也接收了你铁哥们发的动态，做个假设，这三个功能是不是可以看作是三个进程，他们可以相互独立的运行，不受其他进程的影响，进程之间又有着某种关联，可以相互通信，他们共同维护了 qq 这个应用。

那么这个假设的例子：我们运行qq , 操作系统此时要给三个进程分配系统资源，开辟内存空间，而且还要花费精力保证进程之间的通信、关联性，是不是很复杂~此时的复杂主要体现在系统资源的分配上。

2.1 线程的概念

线程是建立在进程的基础之上的，可以看作是轻量级的进程，一个进程可以包含一个或者多个线程，同一个进程下的线程之间都是独立且可以调度执行的“执行流”,也是并发执行的，这些线程之间共用父进程的系统资源。

举个例子：

根据以上实例：

  1. 线程是建立在进程的基础上的，进程包含线程。

  1. 同一个进程内部，多个线程之间，共用一份系统提供给进程的资源（内存空间，资源共享）。

  1. 启动进程后（一般是会创建一个线程，例如 JAVA ，C/C++ 中的main() 函数，程序从main()函数开始执行，操作系统为main() 函数开辟栈帧，然后CPU 的寄存器处理、维护栈帧），需要系统花时间，花精力去分配系统资源，进程创建完毕后，无论当中有多少个线程，站在进程的角度上都不需要再去申请系统资源了，线程之间共用一份进程资源。

  1. 进程是系统分配资源的基本单位。

  1. 操作系统真正调度的是线程，线程是操作系统调度运行的基本单位。

  1. 进程之间相互独立，同一个进程之下，线程之间共享进程资源，此时如果其中一个线程崩溃有可能会对其他线程造成影响，甚至是崩溃。

  1. 一个进程中的线程数应当设计合理，线程之间也是并发执行，而CPU 的核心处理器是有限的，如果同一个进程下的线程过多，虽然在系统资源的分配上只需要执行一次，但是 CPU 需要并发处理的数量过多的话，反而会使得线程的执行的效率变低（CPＵ高速来回切换的处理线程）。

上文博主假设的qq 例子，应该是一个进程，然后不同的功能交由多线程来执行，功能之间可以独立并发执行，共同维护我们的qq。

三、 Java创建线程

Java 学习过程中主要是偏向于多线程开发，那么接下来学习的是如何用Java 代码来创建一个线程。

3.1 继承Thread 类

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.

API : Application Programing linerface

给你一个软件，你能对他干什么，基于它提供的这些功能，就可以写一些代码,然后封装在一起，方便别人使用。

举个例子：

张三肚子饿了，想吃猪脚饭，自己做吧，首先得买猪脚，买调料，洗猪脚，切割，起锅烧油……想想都麻烦，于是张三打消了自己做饭的念头，于是前往楼下小吃店购买猪脚饭，张三到店之后，老板娘给张三一张纸，让他写一写自己想吃啥。

什么意思？我们想吃猪脚饭，不需要知道猪脚饭是怎么做的，我们只需要知道哪里有卖猪脚饭得地方即可

我们想创建一个线程，首先得找到 ”饭店“，这个饭店就是操作系统对创造线程操作封装的API ，然后JAVA 把 操作系统提供的 API 进一步的处理，封装成 Thread 类，我们不需要知道 系统是怎么创建一个线程的，只需要知道 Thread 类，可以吃到 "猪脚饭”。

代码实现：

class MyThread extends Thread {
    // MyThread 类继承 Thread 类，创建一个线程类
    // 并重写 Thread 类的 run() 方法
    // 此时MyThread 线程类的 run() 方法相当于 主线程中的 main() 方法
    @Override
    public void run() {

        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(1000); //线程休眠，1000 = 1 秒
                System.out.println("t 线程 执行");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 MyThread 线程类实例化对象
        Thread t = new MyThread();
        // start 创建是新的线程并启动执行，调用run() 方法
        // 创建线程默认就会执行线程的 run 方法
        // 不调用 start() 方法线程不会启动
        t.start();

        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(1000); //线程休眠，1000 = 1 秒
                System.out.println("Main主线程 执行");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

线程不调用 start() 方法线程不会启动

调用start() 方法会从系统中创建一个线程，新的线程会执行 run 方法，run 方法式线程的入口方法，类型于主线程的 main() 方法。

启动线程之后，线程就会进入就绪状态，随时准备被系统调度，CPU 执行。

两个线程中分别设置了死循环，打印线程执行，可以出看出控制台两个线程都可以打印数据，也就是说两个线程之间宏观上是并发执行的，线程执行的顺序是无序的。

MyThread 线程类的 run() 方法相当于 主线程中的 main() 方法,都是描述线程的入口。

疑问点：为什么调用 start() 方法会自动执行 run() 方法？

因为类Thread中的start方法中，调用了Thread中的run方法。
MyThread继承了Tread类，在MyThread 中重写run方法，就会覆盖掉Thread中的run方法,子类重写父类方法，优先调用子类重写后的方法，如果子类没有重写父类方法，默认执行的是父类的 run 方法,所以子类调用start方法后，实现的是自己的run方法体里面的代码。

3.2 实现 Runnable 接口

  1. 自定义一个类使其实现 Runnable 接口

class MyThread2 implements Runnable { //实现 Runnable 接口
    @Override
    public void run() { //重写接口里面的 run 方法
       //线程运行的代码
       while (true) {
           try {
               Thread.sleep(1000);
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
           System.out.println("线程t执行");
       }
    }
}

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

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //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 MyThread2());
        t.start();// 启动线程

        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("主线程 main 执行");
        }
    }
}

这是 Thread 线程类提供的有参构造方法，可以看出里面是 Runnable 接口的引用来接收，我们自定义的线程类由于实现了 Runnable 接口，此时发生向上转型，父接口引用接收子类对象，由于子类重写了 Runnable 接口的 run 方法，所以接口引用可以直接调用子类重写后的 run 方法，如果在 父类想调用子类其他独有的成员变量或者是方法，就需要 向下转型（强制类型转换）。

然后线程对象 t 调用 start() 方法启动线程然后调用 run() 方法。

采用实现接口方式创建一个线程 与 继承 Threard 类 创建一个线程 最终的结果是没什么区别的。

3.3 lambda 表达式创建线程

Thread t = new Thread(() -> {
      System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象");
});

t.start();

我们常常在通过创建 Thread 对象的时候，通过创建匿名内部类重写 run() 方法。

这里创建的匿名内部类

lambda 表达式的本质就匿名函数。

语法形式为 () -> {}，其中 () 用来描述参数列表，{} 用来描述方法体，-> 为 lambda运算符 ，读作(goes to)。

有时候我们不是必须要自己重写某个匿名内部类的方法，我们可以利用 lambda表达式的接口快速指向一个已经被实现的方法。

public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread( () -> {
           while (true) {
               try {
                   Thread.sleep(1000);
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
               System.out.println("线程 T执行");
           }
        });

        t.start(); //启动

        while (true) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("主线程Main执行");
        }
    }
}

至此，进程的基本认识博主已经分享完了，希望对大家有所帮助，如有不妥之处欢迎批评指正。

本期收录于博主的专栏——JavaEE，适用于编程初学者，感兴趣的朋友们可以订阅，查看其它“JavaEE基础知识”。

下期预告：Thread 类 以及 常见方法

感谢每一个观看本篇文章的朋友，更多精彩敬请期待：保护小周ღ *★,°*:.☆(￣▽￣)/$:*.°★* ‘


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