17、多线程 (Thread、线程创建、线程池)

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。

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

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。

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。

main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);
            }
        }
    }

Thread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。

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);
            }
        }
    }

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);
            }
        }
    }

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();
			//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。
        	t1.start();

	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。

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。

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();
        }
    }

​

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());
        }
    }

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();

        }
    }

Thread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);
            }
        }
    }

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);
            }
        }
    }

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)

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();

        }
    }  

线程的状态图

A:线程的状态图

a:参见线程状态图.jpg

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。

JDK5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");
        }
    }

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

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;
    }
}