26_多线程_第26天（Thread、线程创建、线程池）_讲义

今日内容介绍
1、多线程
2、线程池

01进程概念

A:进程概念

a:进程：进程指正在运行的程序。确切的来说，当一个程序进入内存运行，

即变成一个进程，进程是处于运行过程中的程序，并且具有一定独立功能。

02线程的概念

A:线程的概念

a:线程：线程是进程中的一个执行单元(执行路径)，负责当前进程中程序的执行，

一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，

这个应用程序也可以称之为多线程程序。

简而言之：一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中可以包含多个线程

03深入线程的概念

A:深入线程的概念

什么是多线程呢？

即就是一个程序中有多个线程在同时执行。

一个核心的CPU在多个线程之间进行着随即切换动作,由于切换时间很短(毫秒甚至是纳秒级别),导致我们感觉不出来

单线程程序：即，若有多个任务只能依次执行。当上一个任务执行结束后，下一个任务开始执行。如去 网吧上网，网吧只能让一个人上网，当这个人下机后，下一个人才能上网。

多线程程序：

即，若有多个任务可以同时执行。如，去网吧上网，网吧能够让多个人同时上网。

04迅雷的多线程下载

A:迅雷的多线程下载

多线程,每个线程都读一个文件

05线程的运行模式

A:线程的运行模式

a:分时调度

所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间。

b:抢占式调度

优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，
Java使用的为抢占式调度。

大部分操作系统都支持多进程并发运行，现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如：
现在我们上课一边使用编辑器，一边使用录屏软件，同时还开着画图板，dos窗口等软件。
此时，这些程序是在同时运行，”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。

实际上，CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。
对于CPU的一个核而言，某个时刻，只能执行一个线程，而 CPU的在多个线程间切换速度
相对我们的感觉要快，看上去就是在同一时刻运行。
其实，多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能够提高程序运行效率，让CPU的使用率更高。

06main的主线程

A:main的主线程

/*
 *  程序中的主线程
 */
public class Demo {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(0/0);
    function();
    System.out.println(Math.abs(-9));
  }

  public static void function(){
    for(int i = 0 ; i < 10000;i++){
      System.out.println(i);
    }
  }
}

07Thread类介绍

A:Thread类介绍:

Thread是程序中的执行线程。Java 虚拟机允许应用程序并发地运行多个执行线程。

发现创建新执行线程有两种方法。

a:一种方法是将类声明为 Thread 的子类。该子类应重写 Thread 类的 run 方法。创建对象，开启线程。run方法相当于其他线程的main方法。

b:另一种方法是声明一个实现 Runnable 接口的类。该类然后实现 run 方法。然后创建Runnable的子类对象，传入到某个线程的构造方法中，开启线程。

08实现线程程序继承Thread

*A:实现线程程序继承Thread

    /*
   * 创建和启动一个线程
   *   创建Thread子类对象
   *   子类对象调用方法start()
   *      让线程程序执行,JVM调用线程中的run
   */
  public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
      SubThread st = new SubThread();
      SubThread st1 = new SubThread();
      st.start();
      st1.start();
      for(int i = 0; i < 50;i++){
        System.out.println("main..."+i);
      }
    }
  }
  /*
   *  定义子类,继承Thread
   *  重写方法run
   */
  public class SubThread  extends Thread{
    public void run(){
      for(int i = 0; i < 50;i++){
        System.out.println("run..."+i);
      }
    }
  }

09线程执行的随机性

A:线程执行的随机性

/*
  代码分析:
     整个程序就只有三个线程,
     一个是主线程
       启动另外两个线程
        st.start();
        st1.start();
        for(int i = 0; i < 50;i++){
          System.out.println("main..."+i);
        }
     一个是st(Thread-0)线程
     for(int i = 0; i < 50;i++){
       System.out.println("run..."+i);
     }
     一个是st1(Thread-1)线程下 

*/
 public class ThreadDemo {
   public static void main(String[] args) {
     SubThread st = new SubThread();
     SubThread st1 = new SubThread();
     st.start();
     st1.start();
     for(int i = 0; i < 50;i++){
       System.out.println("main..."+i);
     }
   }
 }
 /*
  *  定义子类,继承Thread
  *  重写方法run
  */
 public class SubThread  extends Thread{
   public void run(){
     for(int i = 0; i < 50;i++){
       System.out.println("run..."+i);
     }
   }
 }

10为什么要继承Thread

A:什么要继承Thread

a:我们为什么要继承Thread类，并调用其的start方法才能开启线程呢？

   继承Thread类：因为Thread类用来描述线程，具备线程应该有功能。那为什么不直接创建Thread类的对象呢？
   如下代码：
    Thread t1 = new Thread();
    t1.start();//这样做没有错，但是该start调用的是Thread类中的run方法
              //而这个run方法没有做什么事情，更重要的是这个run方法中并没有定义我们需要让线程执行的代码。

b:创建线程的目的是什么？

 是为了建立程序单独的执行路径，让多部分代码实现同时执行。也就是说线程创建并执行需要给定线程要执行的任务。
 对于之前所讲的主线程，它的任务定义在main函数中。自定义线程需要执行的任务都定义在run方法中。

11多线程内存图解

A:多线程内存图解

多线程执行时，到底在内存中是如何运行的呢？

多线程执行时，在栈内存中，其实每一个执行线程都有一片自己所属的栈内存空间。进行方法的压栈和弹栈。
当执行线程的任务结束了，线程自动在栈内存中释放了。但是当所有的执行线程都结束了，那么进程就结束了。

12获取线程名字Thread类方法getName

A:获取线程名字Thread类方法getName

/*
 *  获取线程名字,父类Thread方法
 *    String getName()
 */
public class NameThread extends Thread{

  public NameThread(){
    super("小强");
  }

  public void run(){
    System.out.println(getName());
  }
}

/*
 *  每个线程,都有自己的名字
 *  运行方法main线程,名字就是"main"
 *  其他新键的线程也有名字,默认 "Thread-0","Thread-1"
 *
 *  JVM开启主线程,运行方法main,主线程也是线程,是线程必然就是
 *  Thread类对象
 */
public class ThreadDemo {
  public static void main(String[] args) {
    NameThread nt = new NameThread();
    nt.start();
  }
}

13获取线程名字Thread类方法currentThread

A:获取线程名字Thread类方法currentThread

   /*
    *  获取线程名字,父类Thread方法
    *    String getName()
    */
   public class NameThread extends Thread{

     public void run(){
       System.out.println(getName());
     }
   }

   /*
    *  每个线程,都有自己的名字
    *  运行方法main线程,名字就是"main"
    *  其他新键的线程也有名字,默认 "Thread-0","Thread-1"
    *
    *  JVM开启主线程,运行方法main,主线程也是线程,是线程必然就是
    *  Thread类对象
    *  Thread类中,静态方法
    *   static Thread currentThread()返回正在执行的线程对象
    */
   public class ThreadDemo {
     public static void main(String[] args) {
       NameThread nt = new NameThread();
       nt.start();

       /*Thread t =Thread.currentThread();
       System.out.println(t.getName());*/
       System.out.println(Thread.currentThread().getName());
     }
   }

14线程名字设置

A:线程名字设置

  /*
   *  获取线程名字,父类Thread方法
   *    String getName()
   */
  public class NameThread extends Thread{

    public NameThread(){
      super("小强");
    }

    public void run(){
      System.out.println(getName());
    }
  }

  /*
   *  每个线程,都有自己的名字
   *  运行方法main线程,名字就是"main"
   *  其他新键的线程也有名字,默认 "Thread-0","Thread-1"
   *
   *  JVM开启主线程,运行方法main,主线程也是线程,是线程必然就是
   *  Thread类对象
   *  Thread类中,静态方法
   *   static Thread currentThread()返回正在执行的线程对象
   */
  public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
      NameThread nt = new NameThread();
      nt.setName("旺财");
      nt.start();
    }
  }

15Thread类方法sleep

A:Thread类方法sleep

 public class ThreadDemo {
  public static void main(String[] args) throws Exception{
    /*for(int i = 0 ; i < 5 ;i++){
      Thread.sleep(50);
      System.out.println(i);
    }*/

    new SleepThread().start();
  }
 }

 public class SleepThread extends Thread{
  public void run(){
    for(int i = 0 ; i < 5 ;i++){
      try{
        Thread.sleep(500);//睡眠500ms,500ms已到并且cpu切换到该线程继续向下执行
      }catch(Exception ex){

      }
      System.out.println(i);
    }
  }
 }

16实现线程的另一种方式实现Runnable接口

A:实现线程的另一种方式实现Runnable接口

 /*
  *  实现接口方式的线程
  *    创建Thread类对象,构造方法中,传递Runnable接口实现类
  *    调用Thread类方法start()
  */
 public class ThreadDemo {
  public static void main(String[] args) {
    SubRunnable sr = new SubRunnable();
    Thread t = new Thread(sr);
    t.start();
    for(int i = 0 ; i < 50; i++){
      System.out.println("main..."+i);
    }
  }
 }

 /*
  *  实现线程成功的另一个方式,接口实现
  *  实现接口Runnable,重写run方法
  */
 public class SubRunnable implements Runnable{
  public void run(){
    for(int i = 0 ; i < 50; i++){
      System.out.println("run..."+i);
    }
  }
 }

17实现接口方式的好处

A:实现接口方式的好处

 第二种方式实现Runnable接口避免了单继承的局限性，所以较为常用。

 实现Runnable接口的方式，更加的符合面向对象，线程分为两部分，一部分线程对象，一部分线程任务。
 继承Thread类，线程对象和线程任务耦合在一起。

 一旦创建Thread类的子类对象，既是线程对象，有又有线程任务。

 实现runnable接口，将线程任务单独分离出来封装成对象，类型就是Runnable接口类型。Runnable接口对线程对象和线程任务进行解耦。

 (降低紧密性或者依赖性,创建线程和执行任务不绑定)

18匿名内部类实现线程程序

A:匿名内部类实现线程程序

/*
 *  使用匿名内部类,实现多线程程序
 *  前提: 继承或者接口实现
 *  new 父类或者接口(){
 *     重写抽象方法
 *  }
 */
public class ThreadDemo {
  public static void main(String[] args) {
    //继承方式  XXX extends Thread{ public void run(){}}
    new Thread(){
      public void run(){
        System.out.println("!!!");
      }
    }.start();

    //实现接口方式  XXX implements Runnable{ public void run(){}}

    Runnable r = new Runnable(){
      public void run(){
        System.out.println("###");
      }
    };
    new Thread(r).start();

    new Thread(new Runnable(){
      public void run(){
        System.out.println("@@@");
      }
    }).start();

  }
}

19线程的状态图

A:线程的状态图

20线程池的原理

A:线程池的原理

  1.在java中，如果每个请求到达就创建一个新线程，开销是相当大的。
  2.在实际使用中，创建和销毁线程花费的时间和消耗的系统资源都相当大
    ，甚至可能要比在处理实际的用户请求的时间和资源要多的多。
  3.除了创建和销毁线程的开销之外，活动的线程也需要消耗系统资源。
    如果在一个jvm里创建太多的线程，可能会使系统由于过度消耗内存或“切换过度”而导致系统资
    源不足。
    为了防止资源不足，需要采取一些办法来限制任何给定时刻处理的请求数目，尽可能减少创
    建和销毁线程的次数，特别是一些资源耗费比较大的线程的创建和销毁，尽量利用已有对象来进行服务。
  线程池主要用来解决线程生命周期开销问题和资源不足问题。通过对多个任务重复使用线程
    ，线程创建的开销就被分摊到了多个任务上了，而且由于在请求到达时线程已经存在
    ，所以消除了线程创建所带来的延迟。这样，就可以立即为请求服务，使用应用程序响应更快。另
    外，通过适当的调整线程中的线程数目可以防止出现资源不足的情况。

21JDK5实现线程池

A:JDK5实现线程池

    /*
   *  JDK1.5新特性,实现线程池程序
   *  使用工厂类 Executors中的静态方法创建线程对象,指定线程的个数
   *   static ExecutorService newFixedThreadPool(int 个数) 返回线程池对象
   *   返回的是ExecutorService接口的实现类 (线程池对象)
   *
   *   接口实现类对象,调用方法submit (Ruunable r) 提交线程执行任务
   *
   */
  public class ThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
      //调用工厂类的静态方法,创建线程池对象
      //返回线程池对象,是返回的接口
      ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
        //调用接口实现类对象es中的方法submit提交线程任务
      //将Runnable接口实现类对象,传递
      es.submit(new ThreadPoolRunnable());
      es.submit(new ThreadPoolRunnable());
      es.submit(new ThreadPoolRunnable());

    }
  }

  public class ThreadPoolRunnable implements Runnable {
    public void run(){
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程提交任务");
    }
  }

22实现线程的Callable接口方式

A:实现线程的Callable接口方式

 /*
  *  实现线程程序的第三个方式,实现Callable接口方式
  *  实现步骤
  *    工厂类 Executors静态方法newFixedThreadPool方法,创建线程池对象
  *    线程池对象ExecutorService接口实现类,调用方法submit提交线程任务
  *    submit(Callable c)
  */
 public class ThreadPoolDemo1 {
  public static void main(String[] args)throws Exception {
    ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
    //提交线程任务的方法submit方法返回 Future接口的实现类
    Future<String> f = es.submit(new ThreadPoolCallable());
    String s = f.get();
    System.out.println(s);
  }
 }
 /*
  * Callable 接口的实现类,作为线程提交任务出现
  * 使用方法返回值
  */

 import java.util.concurrent.Callable;

 public class ThreadPoolCallable implements Callable<String>{
  public String call(){
    return "abc";
  }
 }

23线程实现异步计算

A:线程实现异步计算

/*
 * 使用多线程技术,求和
 * 两个线程,1个线程计算1+100,另一个线程计算1+200的和
 * 多线程的异步计算
 */
public class ThreadPoolDemo {
  public static void main(String[] args)throws Exception {
    ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
    Future<Integer> f1 =es.submit(new GetSumCallable(100));
    Future<Integer> f2 =es.submit(new GetSumCallable(200));
    System.out.println(f1.get());
    System.out.println(f2.get());
    es.shutdown();
  }
}

public class GetSumCallable implements Callable<Integer>{
  private int a;
  public GetSumCallable(int a){
    this.a=a;
  }

  public Integer call(){
    int sum = 0 ;
    for(int i = 1 ; i <=a ; i++){
      sum = sum + i ;
    }
    return sum;
  }
}

作业测试

1.进程与线程的关系

2.多线程两种实现方式

3.多线程两种实现方式的区别

4.线程池的原理

4.线程的生命周期

如果想进一步的交流，可以加入我们的QQ群，里面有最新的学习资料，可以学习。