一、并发与并行

  1、并发

    指两个或多个事件在同一时间段内发生。

  2、并行

      指两个或多个事件在同一时刻发生(同时发生)。

    

   在操作系统中,安装了多个程序,并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行,这在单 CPU 系统中,每一时刻只能有一道程序执行,即微观上这些程序是分时的交替运行,只不过是给人的感觉是同时运行,那是因为分时交替运行的时间是非常短的。

   在多个 CPU 系统中,这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上(CPU),实现多任务并行执行,即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序,这样多个程序便可以同时执行。

   对于多核 CPU,便是多核处理器,核越多,并行处理的程序越多,能大大的提高电脑运行的效率。

   注意:单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的,只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理,线程也是一样的,从宏观角度上理解线程是并行运行的,但是从微观角度上分析却是串行运行的,即一个线程一个线程的去运行,当系统只有一个CPU时,线程会以某种顺序执行多个线程,我们把这种情况称之为 线程调度

二、线程与进程

  进程:是指一个内存中运行的应用程序,每个进程都有一个独立的内存空间,一个应用程序可以同时运行多个进程;进程也是程序的一次执行过程,是系统运行程序的基本单位;系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。每个进程是独立的,操作系统在分配资源时,是以进程为单位的。 

  线程:线程是进程中的一个执行单元,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。 线程是CPU调度的最小单位

  小结: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。

  通过任务管理器查看进程

  

   线程:

  线程调度

    • 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。

    •   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

      •  设置线程的优先级

      

      •  抢占式调度详解

        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。例如打开电脑可以运行多个软件。。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。

      

    多线程好处:①效率高 ② 多个线程之间不影响

三、主线程

  主线程:执行主(main)方法的线程

  单线程程序:java程序中只有一个线程,执行从main方法开始,从上到下依次执行

  

三、创建线程

  1、创建方式一

    Java 使用 java.lang.Thread 类代表线程,所有的线程对象都必须是 Thread 类或其子类的实例。

    每个线程的作用是完成一定的任务,实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java 使用线程执行体来代表这段程序流。

    Java 中通过继承 Thread 类创建启动多线程的步骤如下:

      ① 定义Thread类的子类,并重写该类的run()方法,该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把
run()方法称为线程执行体。

      ② 创建Thread子类的实例,即创建了线程对象

      ③ 调用线程对象的 start() 方法来启动该线程

         void start() 使该线程开始执行;Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。

         结果是两个线程并发地运行;当前线程(main线程)和另一个线程(创建的新线程,执行其 run 方法)。

         多次启动一个线程是非法的。特别是当线程已经结束执行后,不能再重新启动。

         java程序属于抢占式调度,哪个线程的优先级高,那个线程优先执行;同一个优先级,随机选择一个执行。

    Demo:

 // 自定义线程类
public class MyThread extends Thread {
//定义指定线程名称的构造方法
public MyThread(String name) {
//调用父类的String参数的构造方法,指定线程的名称
super(name);
}
/**
* 重写run方法,完成该线程执行的逻辑
*/
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(getName()+":正在执行!"+i);
}
}
}
// 测试类
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//创建自定义线程对象
MyThread mt = new MyThread("新的线程!");
//开启新线程
mt.start();
//在主方法中执行for循环
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("main线程!"+i);
}
}
}

  2、创建方式二

      实现 java.lang.Runnable 接口也是创建线程的方式,需要重写 run 方法即可。

     创建步骤

      ① 创建一个Runnable接口的实现类

      ② 在实现类中重写Runnable接口的 run 方法,设置线程任务

      ③ 创建一个Runnable接口的实现类对象

      ④ 创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象

      ⑤ 调用Thread类中的start方法,开启新的线程执行run方法

     通过实现 Runnable 接口,使得该类有了多线程类的特征,run() 方法是多线程程序的一个执行目标。

     所有的多线程代码都在 run 方法里面,Thread 类实际上也是实现了 Runnable 接口的类。

     在启动的多线程的时候,需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnable target) 构造出对象,然后调用Thread对象的start()方法来运行多线程代码。

      实际上所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此,不管是继承Thread类还是实现Runnable接口来实现多线程,最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的。
     Tips:Runnable对象仅仅作为Thread对象的target,Runnable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。 而实际的线程对象依然是Thread实例,只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。
     Demo:

 // 1.实现 Runnable 接口的实现类
public class RunnableImpl implements Runnable{
// 2.在实现类中重写Runnable接口的run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}
// 测试类
public static void main(String[] args) {
//3. 创建一个Runnable接口的实现类对象
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
// 4.创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
Thread t = new Thread(run);//打印线程名称 // 5.调用Thread类中的start方法,开启新的线程执行run方法
t.start(); for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}

四、多线程原理

  多线程的执行过程原理:

  代码

 // 自定义线程类
public class MyThread extends Thread{
/*
* 利用继承中的特点
* 将线程名称传递 进行设置
*/
public MyThread(String name){
  super(name);
}
/*
*
*重写run方法
* 定义线程要执行的代码
*/
public void run(){
for (int i = 0; i < 20; i++) {
//getName()方法 来自父亲
System.out.println(getName()+i);
}
}
}
// 测试类
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("这里是main线程");
MyThread mt = new MyThread("小强");
mt.start();//开启了一个新的线程
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("旺财:"+i);
}
}
}

   流程图

    原理

      程序启动运行main时候,java虚拟机启动一个进程,主线程main在main()调用时候被创建。

      随着调用mt的对象的 start 方法,另外一个新的线程也启动了,这样,整个应用就在多线程下运行。

    并发原理:

        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。

    

      当有多个线程存在,CPU 就有了选择的权利,可以执行 main() 方法,也可以执行 run() 方法。

     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。

     多线程好处:多个线程之间互不影响(因为在不同的栈区)

五、Thread 和 Runnable 的区别

  1、Thread 类

    java.lang.Thread 类,API 中该类定义了有关线程的一些方法:

    构造方法:

public Thread() :分配一个新的线程对象。
public Thread(String name) :分配一个指定名字的新的线程对象。
public Thread(Runnable target) :分配一个带有指定目标新的线程对象。
public Thread(Runnable target,String name) :分配一个带有指定目标新的线程对象并指定名字。

    常用方法:

public String getName() :获取当前线程名称,主线程的名称:main;其他线程:默认是 Thread-编号
public void start() :导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。
public void run() :此线程要执行的任务在此处定义代码,子类必须重写,方法体也称为线程体
public static void sleep(long millis) :使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停(暂时停止执行)。
public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。
public int getPriority():返回线程的优先级,优先级范围:MIN_PRIORITY - MAX_PRIORITY[1,10],普通优先级:NORM_PRIORITY 一共10个等级
public void setPriority(int priority):设置线程的优先级
public void interrupt(): 中断线程
public void join(): 线程加塞,等待该线程终止
public static void yiele(); 暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程

  注意:优先级高,只是被 CPU 调度的概率增加,不表示低优先级没有机会,所以,不能依赖于优先级来解决先后的任务问题。   

  详解:

    (1)获取线程名字

      获取线程的名称:

        ①  使用Thread类中的方法getName(), String getName() 返回该线程的名称。

        ②  可以先获取到当前正在执行的线程,使用线程中的方法getName()获取线程的名称,static Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用。

        主线程的名字为 main ,新线程的名字:Thread-0,Thread-1,Thread-2 以此类推

        Demo:

 // 自定义线程类
public class MyThread extends Thread{
//重写Thread类中的run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
//获取线程名称
//String name = getName();
//System.out.println(name); //Thread t = Thread.currentThread();
//System.out.println(t);//Thread[Thread-0,5,main]
//String name = t.getName();
//System.out.println(name); //链式编程
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
// 测试类
public class DemoGetThreadName {
public static void main(String[] args) {
//创建Thread类的子类对象
MyThread mt = new MyThread();
//调用start方法,开启新线程,执行run方法
mt.start(); new MyThread().start();
new MyThread().start(); //链式编程
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}

    (2)设置线程名字

      设置线程的名字:

        ① 使用Thread类中的方法setName(名字),void setName(String name) 改变线程名称,使之与参数 name 相同。

        ② 创建一个带参数的构造方法,参数传递线程的名称;调用父类的带参构造方法,把线程名称传递给父类,让父类(Thread)给子线程起一个名字

          Thread(String name) 分配新的 Thread 对象。

        Demo:

 // 定义线程类
public class MyThread extends Thread{ public MyThread(){} public MyThread(String name){
super(name);//把线程名称传递给父类,让父类(Thread)给子线程起一个名字
} @Override
public void run() {
//获取线程的名称
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
// 测试类
public class Demo01SetThreadName {
public static void main(String[] args) {
//开启多线程
MyThread mt = new MyThread();
mt.setName("小东");
mt.start(); //开启多线程
new MyThread("小西").start();
}
}

    (3)休眠方法

      public static void sleep(long millis):使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停(暂时停止执行),毫秒数结束之后,线程继续执行

      Demo:

 public static void main(String[] args) {
//模拟秒表
for (int i = 1; i <=60 ; i++) {
System.out.println(i); //使用Thread类的sleep方法让程序睡眠1秒钟
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

  2、Runnable 接口(推荐使用)

    实现了 Runnable 接口,很容器实现资源共享,而继承 Thread ,则不适合资源共享。

    实现 Runnable 接口比继承 Thread 类所具有的好处:

      ① 适合多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源

      ② 可以避免java中的单继承的局限性。(一个类可以实现多个接口)

      ③ 增加程序的健壮性,实现解耦操作,代码可以被多个线程共享,代码和线程独立 (实现Runnable接口的方式,把设置线程任务和开启新线程进行了分离(解耦))

      ④ 线程池只能放入实现Runable或Callable类线程,不能直接放入继承Thread的类

    扩展:在java中,每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程,一个是垃圾收集线程。

       因为每当使用java命令执行一个类的时候,实际上都会启动一个JVM,每一个JVM其实在就是在操作系统中启动了一个进程。

六、匿名内部类方式实现线程的创建

   使用线程的匿名内部类方式,可以方便的实现每个线程执行不同的线程任务操作。

   匿名类:没有名字的类

    内部类:写在其他类内部的类

   匿名内部类作用:简化代码

      把子类继承父类,重写父类的方法,创建子类对象和一步完成

      把实现类实现类接口,重写接口中的方法,创建实现类对象合成一步完成

   语法格式

new 父类/接口(){
重复父类/接口中的方法
};

    Demo:

 public class Demo01InnerClassThread {
public static void main(String[] args) {
//线程的父类是Thread
// new MyThread().start();
new Thread(){
//重写run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <10 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"java");
}
}
}.start(); //线程的接口Runnable
//Runnable r = new RunnableImpl();//多态
Runnable r = new Runnable(){
//重写run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"程序猿");
}
}
};
new Thread(r).start(); //简化接口的方式
new Thread(new Runnable(){
//重写run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"传智播客");
}
}
}).start();
}
}

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