深入理解高并发编程 - 线程与线程池概念、线程的三种实现方式

女爷i 2023-10-14 11:21 18阅读 0赞

## 1、线程与多线程概念 ##

### 1.1、线程是什么 ###

在计算机科学中，线程（Thread）是进程的最小执行单位。一个进程可以包含多个线程，这些线程共享同一进程的资源，包括内存空间、文件描述符和其他系统资源。线程在操作系统中被调度执行，使得多个线程可以并发执行，从而实现程序的并发性。

每个线程都有自己的执行路径，可以独立执行任务。一个进程的所有线程共享相同的代码段和数据段，这使得线程之间的通信和数据共享更加容易。由于线程之间切换的开销比进程之间切换的开销要小得多，因此在需要同时执行多个任务的情况下，使用多线程比多进程更加高效。

线程可以在一个进程内协作地完成多个任务，也可以用于并行处理多个任务。在多核处理器上，多个线程可以在不同的CPU核心上并行执行，进一步提高程序的性能。

线程的创建、销毁和调度是由操作系统来管理的，可以使用多线程的API来创建和管理线程。在一些编程语言和框架中，多线程编程已经得到了良好的支持，可以更方便地利用多线程来编写并发程序。然而，多线程编程也带来了一些挑战，如线程同步、死锁和竞态条件等问题，需要注意避免和处理。

### 1.2、多线程是什么 ###

多线程是一种并发编程的技术，它允许在一个程序中同时执行多个线程。每个线程都是进程中的一个独立执行路径，可以独立地执行不同的任务。多线程编程的目的是通过同时执行多个线程，实现任务的并发执行，从而提高程序的性能和资源利用率。

在多线程编程中，一个进程可以包含多个线程，这些线程共享同一进程的资源，包括内存空间、文件描述符和其他系统资源。这使得线程之间的通信和数据共享更加容易和高效。

多线程编程适用于需要同时执行多个任务的情况，特别是对于多核处理器或多处理器系统。在这样的系统中，多个线程可以在不同的CPU核心或处理器上并行执行，从而提高程序的整体性能。

使用多线程编程，开发者可以充分利用计算机硬件的并行性，实现更加高效的程序。然而，多线程编程也需要仔细处理线程同步、资源共享和竞态条件等问题，避免出现并发错误和数据不一致性。

多线程编程在各种应用中都得到了广泛的应用，比如网络服务器、图形界面应用、多媒体处理、游戏等。

## 2、线程的三种实现方式 ##

### 2.1、继承Thread类： ###

这是一种创建线程的基本方式。可以定义一个类，继承自java.lang.Thread类，并重写run()方法。在run()方法中定义线程的执行逻辑。然后，通过创建该类的对象，调用start()方法来启动线程。start()方法会在新的线程中调用run()方法。

class MyThread extends Thread {
        
        @Override
        public void run() {
        
            // 线程的执行逻辑
        }
    }

// 创建并启动线程
    MyThread thread = new MyThread();
    thread.start();

## 2.2、实现Runnable接口： ##

这是Java中推荐的线程实现方式。可以定义一个类实现java.lang.Runnable接口，并实现其中的run()方法。然后，将该实现类的对象传递给java.lang.Thread类的构造函数，创建线程对象。最后，调用线程对象的start()方法来启动线程。

class MyRunnable implements Runnable {
        
        @Override
        public void run() {
        
            // 线程的执行逻辑
        }
    }

// 创建Runnable实例和Thread实例并启动线程
    MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
    Thread thread = new Thread(myRunnable);
    thread.start();

### 2.3、实现Callable接口： ###

这是一种与Runnable接口类似的方式，但是有一些区别。Callable接口定义了一个带返回值的任务，并且可以通过java.util.concurrent.Future接口来获取任务的结果。与Runnable不同，Callable的call()方法可以抛出异常。

import java.util.concurrent.Callable;
    import java.util.concurrent.FutureTask;
    
    class MyCallable implements Callable<Integer> {
        
        @Override
        public Integer call() throws Exception {
        
            // 线程的执行逻辑
            return 11; // 返回结果
        }
    }

// 创建Callable实例和FutureTask实例，并启动线程
    MyCallable myCallable = new MyCallable();
    FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(myCallable);
    Thread thread = new Thread(futureTask);
    thread.start();
    
    // 获取任务的结果
    int result = futureTask.get();

这三种线程实现方式各有优劣，但最常用的是实现Runnable接口的方式，因为它避免了Java的单继承限制，并且可以更好地利用线程池等高级并发功能。