Java多线程基础知识笔记（持续更新）

多线程基础知识笔记

一、线程

1.基本概念

• 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）。
  • 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。
• 线程（tread）：进程可以进一步细化为线程，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。这就使得线程间的通信更简便、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。
• 单核CPU与多核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：有多车道，但收费站只有一个工作人员在收费，只有交了费才能通过，那么CPU就好比收费人员，如果某个人不想交钱，那么收费人员可以把他“挂起“（等他想通了准备好交钱再收费）。但是因为CPU时间单元特别短，因此感觉不出来。
  • 多核CPU，才能更好的发挥多线程的效率。
  • 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。
• 并行与并发
  • 并行：多个CPU同时执行多个任务。
  • 并发：一个CPU（采用时间片）同时执行多个任务。

2.多线程的优点

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。将即长又复杂的进程分为多个线程。独立运行，利于理解和修改。

3.何时需要多线程

1. 程序需要同时执行两个或多个任务。
2. 程序需要实现一些需要等待的任务时，如用户输入、文件读写、网络操作、搜索等。
3. 需要一些后台运行的程序时。

4.线程的创建

方式一：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方法 --> 将此线程执行的操作声明在run()中
3. 创建Thread类的子类的对象
4. 通过对象去调用start方法

例子：

//1.创建一个继承于Thread类的子类
class MyThread extends Thread {
    //2.重写Thread类的run方法  -->  将此线程执行的操作声明在run()中
    @Override
    public void run() {
        //该线程的功能
    }
}

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.通过对象去调用start方法
        t1.sart();
    }
}

• 注意：
  • 不能通过直接调用run()的方式启动线程（实质上只是方法的调用，单线程）
  • 不可让正在启动的线程去执行任何代码（报错IllegalThreadException）。需要重新创建新的线程对象。

方式二：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中的抽象方法: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()

   (其实调用的是Runnable类型的target)

   例子：

   //1,创建实现Runnable接口的类
   class Mthread implements Runnable {
       @Override
       public void run() {
           //2.重写Runnable中的抽象方法run()
       }
   }
   
   public class ThreadTest1 {
       public static void main(String[] args) {
           //3.创建实现类的对象
           MThread mThread = new MThread();
           //4.将该对象作为参数传给Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
           Thread t1 = new Thread(mThread);
           //5,通过Thread类的对象调用start()
           t1.start();
       }
   }
   

两种方式的对比

1. 开发中优先考虑：实现Runnable接口的方式

   原因：

   1. 实现的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

2. 其实Thread类本身就继承了Runnable接口，并内置重写了的run()。

二、Thread类的有关方法

• void start() : 启动线程，并执行对象的run()方法
• run() : 通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
• String getName() : 返回线程的名称
• void setName(String name) : 设置该线程名称
• static Thread.currentThread() : 返回当前线程。在Thread子类中就是this，通常用于主线程和Runnable实现类
• yield() : 释放当前cpu的执行权
• join() : 在线程a中调用线程b的线程join()，此时线程a进入阻塞状态，直到线程b完全执行完后，线程a才能结束阻塞状态。
• stop() : 已过时。强制结束当前线程。
• sleep(long millitime) : 让当前线程“睡眠”值定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒内，当前线程时阻塞状态。
• isAlive() : 判断当前线程是否存活（返回值为boolean）

三、线程的调度

1. 调度

• 调度策略
  • 时间片：
  • 抢占式：高优先级的线程抢占CPU
• Java的调度方法
  • 同优先级线程组成先进先出队列（先到先服务），使用时间片策略
  • 对高优先级，使用优先调度的抢占式策略

2. 线程的优先级

• 默认配置：

  • MAX_PRIORITY:10
  • MIN_PRIORITY:1
  • NORM_PRIORITY:5

• 设置操作

  • 线程对象名.getPriority()

    获取线程优先级

  • 线程对象名.setPriority()

    设置线程优先级

• 优先级理解

  高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下被执行。并不意味着只有当高优先级的线程执行完后，低优先级的线程才执行