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【多线程-从零开始-壹】线程的五种创建方法
2024-08-18 03:00:06基础资料围观179次
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文章目录
线程
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可以理解成更轻量的进程，也能解决[[01 计算机是如何工作的#^87b85a|并发编程]]的问题，但是创建/销毁的开销，要比进程更低
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因此多线程编程就成了当下主流的并发编程方式
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这个基本上是我们以后工作中天天用到，面试中考查的重点
#高频面试 -
在系统中，线程同样是通过 [[01 计算机是如何工作的#^7eb7b0|PCB]] 来描述的（Linux）
- 一个进程，是一组 PCB
- 一个线程，是一个 PCB
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一个进程中可以包含多个线程
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此时每个线程都可以独立的去 CPU 上调度执行
- 线程是系统“调度执行”的基本单位
- 进程是系统“资源分配”的基本单位
-
一个可执行程序运行的时候（双击）
- 操作系统会创建进程，给这个程序分配各种系统资源（CPU，内存，硬盘，网络带宽…）
- 同时也会在这个进程中创建一个或多个线程，这些线程再去 CPU 上调度执行
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同一个进程中的线程，共用同一份资源
-
-
线程比进程更轻量主要体现在可以资源共用
- 创建线程，省去了“分配资源”的过程
- 销毁进程，省去了“释放资源”的过程
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一旦创建进程，同时也会创建第一个线程==>分配资源，时间相对来说较慢
- 一旦后续创建第二个、三个线程，就不必再重新分配资源了，用创建第一个线程时分配的资源
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当线程数目越来越多之后，此时效率也没办法进一步提升了（桌子的空间是有限的），当滑稽老铁数目达到一定程度后，有些人就够不到桌子了，就吃不到了
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能够提升效率，关键是充分利用多核心进行“并行执行”
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如果只是“微观并发”，速度是没有提升的，真正能提升速度的是“并行”
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如果线程数目太多，比如超出了 CPU 核心数目，此时就无法在微观上完成所有线程的“并行执行”，势必会存在严重的竞争
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当线程多了之后，此时就容易发生“冲突”
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由于多个线程，使用的是同一份资源（内存资源）
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若多个线程针对同一个变量进行读写操作（尤其是写操作），就容易发生冲突
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一旦发生冲突，就可能使程序出现问题==>“线程安全问题”
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一旦某个线程抛出异常，这个时候，如果不能妥善处理，就可能导致整个进程都崩溃，因此其他线程就会随之崩溃
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进程和线程的概念与区别（高频面试题，操作系统话题下出场频率最高的问题）
#高频面试- 进程包含线程
- 一个进程里面可以有多个线程
- 进程是系统资源分配的基本单位
线程是系统调度执行的基本单位 - 同一个进程的线程之间，共用一份系统资源（内存，硬盘，网络带宽等）
- 尤其是“内存资源”，就是代码中定义的变量/对象…
- 编程中，多个线程，是可以共用一份变量的
- 线程是当下实现并发编程的主流方式，通过多线程，就可以充分利用好多核 CPU
- 但也不是线程数越多就一定越好，当线程数达到一定的程度，把多个核心都利用充分之后，再增加线程，就无法再提高效率了，甚至可能会影响效率（线程调度也是有开销的）
- 多个线程之间可能会相互影响
- 线程安全问题：一个线程抛出异常，也可能会把其他线程也一起带走
- 多个进程之间一般不会相互影响
- 进程的隔离型：一个进程崩溃了，不会影响其他进程
- 进程包含线程
在 Java 代码中编写多线程程序
- 线程本身是操作系统提供的概念，操作系统提供 API 供程序猿调用
- 但不同的系统，提供的 API 是不同的（Windows 创建线程的 API 和 Linux 的差别非常大）
- Java（JVM）把这些系统 API 封装好了，咱们不需要关注系统原生 API，只需要了解好 Java 提供的这一套 API 就好了
Thread 标准库
- 这个类负责完成多线程的相关开发
创建线程的写法
1 . 继承 Thread 类
代码
package thread;
class MyThread extends Thread {
//继承Thread类的目的是重写里面的run()方法
@Override
public void run() {
//这里写的代码就是即将创建的线程所需要执行的逻辑
while (true) {
System.out.println("hello thread");
//休眠操作，避免CPU消耗过大
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
}
public class Demo1 {
public static void main(String[] args) {
MyThread t = new MyThread();
//创建线程，与主线程各自独立，并发执行
t.start();
//t.run(); 不会创建新线程，在主线程中执行，但执行不到
//因为由于不是线程，所以不会并发执行，所以一直执行创建的MyThread线程，死循环
while(true) {
System.out.println("hello main");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
}
这个代码运行起来是一个进程，但包含了两个线程
主线程——>
main方法（每个进程必有）
自创建的新线程——>t.start()随后主线程和新线程就会并发/并行的在 CPU 上执行
-
创建一个类，继承于标准库的
Thread，并重写run()方法Thread类可以直接被继承，因为它来自java. lang这个包，而这个包是默认导入的，里面所有的类都可以直接使用- 继承
Thread类的主要目的是重写run()方法 run()中的方法就是即将创建出的线程要执行的逻辑
-
在
main方法里创建刚才那个类的实例，再使用提供的start()方法来创建线程- 调用
run()就会在进程内部创建出一个新的线程，新的线程就会执行刚才run里面的代码 - 线程明细：
- 主线程：调用
main函数的方法需要一个专门的线程来执行，称为主线程 t1.start();：这是创建的一个新进程，与主线程之间是并发/并行关系在 CPU 上执行- 这里调用
start()是创建了一个新的线程，随后执行新线程里面的逻辑，而直接调用run()方法的话不会创建新的线程
- 这里调用
- 主线程：调用
- 调用
-
运行结果
回调函数
（非常重要的概念）
run()方法并没有被手动调用，但是最终也执行了，- 这种被用户定义了，但没手动调用的方法，最终是被系统/库/框架调用了，此时这样的方法就叫“回调函数（callback）”
- Java 数据结构中，优先级队列（堆），必须先定义好对象的“比较规则”
- Comparable==>compareTo
comparator==>compare
都是自己定义了，但没有调用，此时都是由标准库本身内部的逻辑负责调用的
休眠操作：sleep()
- 可以让循环每循环一次就休息一下，避免 CPU 消耗过大。单位是 ms（毫秒），1000 ms = 1 s
- 这是一个静态方法（类方法）
-
可以直接通过类名进行访问
类名. 方法名，不需要实例化对象，通过对象来访问 -
这里会报错，使用
Alt+Enter-
IDEA 自动生成 try/catch，catch 中默认的代码有两种风格
- 再次抛出一个异常：
throw new RuntimeException(e); - 只是打印异常信息：
e.printStackTrace();
- 但实际开发中不止这俩
- 可能进行“重试”
- 可能进行“回滚”
- 可能会通过短信/邮件/微信/电话向程序猿报警
- 再次抛出一个异常：
-
-
抢占式执行
- 多个线程之间，谁先去 CPU 上调度执行，这个过程是“不确定的”，这个调度顺序取决于内核里面的“调度器”的实现
- 调度器里面有一套规则，但是我们作为程序开发没法进行干预，也感受不到，只能把这个过程近似于随机
观察线程
jconsole
- 可以借助第三方工具来看这两个进程的情况
- JDK 中的 bin 目录（binary 二进制，里面放的都是可执行程序）
- 通过这个可以看到 Java 中进程运行情况
- 远程进程：其他机器上的进程，需要通过网络连接
- 本地进程：正在运行的进程
- 一个 Java 线程中，不仅仅只有一个线程，其实有很多
- 代码中自己创建的线程命名的规律是
Thread-数字
- 主要的线程（主线程和自己创建的线程）
- 调用栈（非常有用）
当代码出现问题，抛出异常，进程终止时，可以查看对应的调用栈找到出现问题的语句，以及这个代码是如何一层一层被调用过去的
- 调用栈（非常有用）
- 其他进程：主要起到辅助作用
- 垃圾回收：在合适的时机，释放不使用的对象
- 统计信息/调试信息：比如现在通过 jconsole 能查看到一个 Java 进程的详情
- 通过这个可以看到 Java 中进程运行情况
- JDK 中的 bin 目录（binary 二进制，里面放的都是可执行程序）
IDEA 内置调试器
- 通过 IDEA 内置的调试器，也能看到类似的信息
2 . 实现 Runnable 接口
代码
package thread;
//通过Runnable的方式来创建线程
class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
//描述线程要完成的逻辑
while (true) {
System.out.println("hello thread");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
}
public class Demo2 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyRunnable runnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(runnable);
//通过Thread创建线程，线程要执行的任务是通过Runnable来描述的，不是通过Thread自己
thread.start();
while (true) {
System.out.println("hello main");
Thread.sleep(1000);
}
}
}
因为
Runnable是一个interface（接口），所以要用implements（实现）
Runnable是用来描述“要执行的任务”是什么
通过Thread创建线程，线程要执行的任务是通过Runnable来描述的，不是通过Thread自己来描述的两种本质上差别不大，第二种更利于“解耦和”
这个Runnable只是一个任务，并不与“线程”这样的概念强相关
后续执行这个任务的载体可以是线程，也可以是其他的东西
[!quote] 协程、纤程
- 线程是轻量级进程，但进程很重
- 随着对性能要求的提高，开始嫌弃线程，引入协程
- 也叫做虚拟线程
3. 匿名内部类创建 Thread ⼦类对象
本质是继承 Thread，和 1 一样
代码
package thread;
public class Demo3 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread() {
//这里就是在定义匿名内部类，这个类是Thread的子类
public void run() {
//在类内部重写run方法
while (true) {
System.out.println("hello thread");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
};
thread.start();
while (true) {
System.out.println("hello main");
Thread.sleep(1000);
}
}
}
匿名内部类
[!quote] 匿名内部类
- 一般是一次性的，用完就丢了
- 内聚性更好一些
- 相关联的代码放的越集中，内聚性越好
Thread thread = new Thread() { //这里就是在定义匿名内部类，这个类是Thread的子类
public void run() {
//在类内部重写run方法
}
};
- 这一段代码的解释
- 定义匿名内部类，这个类是
Thread的子类 - 类的内部，重写了父类的
run方法 - 创建了一个子类的实例，并且把实例的引用复制给了
thread
- 定义匿名内部类，这个类是
4.匿名内部类创建Runnable⼦类对象
本质是通过匿名内部类实现
代码
package thread;
public class Demo4 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
while (true) {
System.out.println("hello thread");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
while (true) {
System.out.println("hello main");
Thread.sleep(1000);
}
}
}
5.lambda 表达式创建 Runnable ⼦类对象
- 本质上就是匿名内部类，是一个更简化的写法
- 很多时候，写“匿名内部类”，目的不是写“类”，而是为了写那个
run()方法 - lambda 可以直接表示我们要写的 run() 方法，省去了一些不需要的部分
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(() -> {
while(true){
System.out.println("hello thread");
try{
Thread.sleep(1000);
}catch(InterruptedException e){
throw new RuntimeException(e);
}
}
});
thread.start();
while(true){
System.out.println("hello main");
try{
Thread.sleep(1000);
}catch(InterruptedException e){
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
文章来源:https://blog.csdn.net/Yeeear/article/details/140897970
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