初识多线程编程

水深无声 2023-09-27 13:03 272阅读 0赞

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文章目录

  • 一、线程
    • 线程与进程的区别
  • 二、多线程编程
    • Thread
    • 创建线程的方法

一、线程

我们开始引入进程,最主要的目的是去解决”并发编程”的问题,电脑进入了多核心,想要提高程序执行速度,就得将这些核心用起来。

我们在每次创建进程的时候都会为其分配空间和资源(速度十分的慢),不仅创建的时候慢,销毁,调度都很慢,这与我们并发编程的目的有所背离。

这时候就引入一个新的概念: 线程,线程也叫轻量级进程,在解决”并发编程”的前提下,让创建,销毁,调度的效率提高,至于为啥会提高,因为线程将创建时申请资源和销毁时释放资源给省下了。

线程与进程的区别

在这里举一个简单的例子,来感受一下: 现在有三个同学想要去教室学习。

第一种方案(多进程):

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我们每个同学分别进了A,B,C教室,因为天很冷,都打开了空调。

第二种方案(多线程):

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我们三个同学进入了同一间教室,打开了空调。

我们对比一下两种方案,第二种方案,资源成本开销要比第一种小很多,空调,桌子板凳都是可以公用一间的,这就是多线程的优势。

线程与进程之间的关系: 进程包含线程,一个进程可以只有一个线程,也可以有多个,但不能没有,只有第一个线程的开销是比较大的。同一个进程里的多个线程,共用了一份资源(内存,文件描述符表)

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在操作系统中,线程是我们系统调用的基本单位,当我们谈到进程调度(当进程只有一个线程时)

线程是通过PCB来描述的,一个进程里的PCB可能是一个可能是多个,PCB里的状态,优先级,上下文,记账信息都是每个线程都是独一份,但是每次进程里的每个线程pid,内存指针,文件描述符表都是一样的。

**多线程与多进程比较: **

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我们多进程的成本和资源开销比较大。

让学生更多,能否更好?

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我们再增加线程时,也不可以一直提高效率,教室的桌子板凳是有限的(CPU核心数),学生太多,教师太吵闹,导致正在学习的同学,无法专心学习。

线程太多,核心数目有限时,不少的时间都浪费到量线程调度上面。

多线程的情况下,会发生线程安全问题。

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当三个同学调节空调温度意见不统一时,就可以发生矛盾(线程不安全),在多进程中,就不会存在这种情况,各开各的,互不影响。

还有一种情况,要是一个教室两个同学放生矛盾,没有处理好,就会发生冲突,影响到整个教师的人。如果一个线程抛异常了,没有处理好,可能会把整个进程带走。

二、多线程编程

Thread

在我们java多线程编程中,最核心的类:Thread,因为这个类是java.lang底下的类,所以我们在使用的时候不需要自己导包。

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  1. class MyThread extends Thread{
  2. @Override
  3. public void run() {
  4. System.out.println("MyThread!");
  5. }
  6. }
  7. public class Test {
  8. public static void main(String[] args) {
  9. Thread t = new MyThread();
  10. t.start();
  11. System.out.println("Main!");
  12. }
  13. }

我们来看一下我们第一个多线程代码,我来解释一下相关代码。

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@Override表示我们重写父类Thread的run()方法,我们在创建线程对象时.用Thread接受子类对象时,调用run()方法执行的是子类的方法。

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start()是我们线程当中很重要也很特殊的一个方法,当我们调用start()方法时,首先会调用操作系统的API去创建一个真正线程(PCB),并且把要执行指令交给PCB去执行,PCB被调度到CPU执行,执行run()方法。

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我们这里有两个进程,一个是main进程,一个是t.start()创建出来的进程去执行run(),当run()执行完毕之后,该线程销毁。

还有需要注意:线程的执行顺序,并不是我们眼睛所表面看到的顺序,操作系统的调用线程是: 抢占式执行,那个线程先执行取决于操作系统调度器具体实现策略。我们可以通过JDK里所带的工具Jconsole查看我们Java当中的线程。

我们可以在jdk的bin目录下找。

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也可以通过cmd命令访问.

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我们通过后面的PID发现我们一共有三个进程,因为进程包含线程,我们想查看具体的线程就需要去进程里面查看。

我们发现第一个是jconsole,因为jconsole也是java也写。

第二个是IDEA。

第三个就是我们所运行的程序。

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我们点进来,发现除了我们的main线程和Thread-0线程之外还有许多,这些线程都是JVM自带的。

创建线程的方法

1.继承Thread,重写run

  1. class MyThread extends Thread{
  2. @Override
  3. public void run() {
  4. System.out.println("MyThread!");
  5. }
  6. }
  7. public class Test {
  8. public static void main(String[] args) {
  9. Thread t = new MyThread();
  10. t.start();
  11. System.out.println("Main!");
  12. }
  13. }

2.实现Runnable接口

  1. class MyRunnable implements Runnable{
  2. @Override
  3. public void run() {
  4. System.out.println("Hello thread!");
  5. }
  6. }
  7. public class Test {
  8. public static void main(String[] args) {
  9. //去描述一下任务
  10. Runnable runnable = new MyRunnable();
  11. Thread t = new Thread(runnable);
  12. t.start();
  13. }
  14. }

3.使用匿名内部类,继承Thread

  1. public static void main(String[] args) {
  2. Thread t = new Thread(){
  3. @Override
  4. public void run() {
  5. System.out.println("MyThread!");
  6. }
  7. };
  8. t.start();
  9. }

创建了一个Thread的子类(未命名),所以才叫匿名内部类。

创建了子类的实例,让t指向。

4.使用匿名内部类,实现Runnable

  1. public static void main(String[] args) {
  2. Thread t = new Thread(new Runnable() {
  3. @Override
  4. public void run() {
  5. System.out.println("MyThread!");
  6. }
  7. });
  8. t.start();
  9. }

创建一个类,实现Runnable创建实列传给构造方法。

5.lambda表达式

  1. public static void main(String[] args) {
  2. Thread t = new Thread(()->{
  3. System.out.println("MyThread!");
  4. });
  5. t.start();
  6. }

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