Java 多线程之两步掌握

Java 多线程编程 Java给多线程编程提供了内置的支持。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务

导论：初识多线程

首先，我们来讨论讨论什么叫做多线程。举个简单的例子，比如说造房子这个任务。如果只有一个人的话，他既要搬砖还得拎砂浆、搅拌水泥之类的（其他工种这里就不一一阐述了），哪怕这个工人技术再熟练，精力再旺盛，他同时也只能干一个工种。那么问题来了，该如何提升效率呢？很简单，我们可以请多个工人同时来干活，可以同时干多种也可以干同种活儿，这样效率就高得多。尽管他们各自可干着不同的活儿，但本质都是为了造房子这个任务，这就叫做多进程，即将一个大任务拆分成不同的小任务，分配不同的人来执行，当包工头也就是处理器下达命令时，他们按照指令来工作。

每个工种的话，比如搅拌水泥的大工优惠叫来几个小工，都是来干搅拌水泥这个活儿，所以这里叫做多线程。

那么，怎么区分多进程和多线程呢？这里简单概括：

进程是系统分配资源的最小单位，线程是系统调度的最小单位。一个进程内的线程之间是可以共享资源的。每个进程至少有一个线程存在，即主线程。

一：动手来创建多线程

1.1 创建一个主线程

请看代码：

public class ThreadDemo1 {
  static class MyThread extends Thread {
      @Override
      public void run() {
          System.out.println("hello world, 我是一个线程");
          while (true) {

          }
      }
  }

  public static void main(String[] args) {
      // 创建线程需要使用 Thread 类, 来创建一个 Thread 的实例.
      // 另一方面还需要给这个线程指定, 要执行哪些指令/代码.
      // 指定指令的方式有很多种方式, 此处先用一种简单的, 直接继承 Thread 类,
      // 重写 Thread 类中的 run 方法.

      // [注意!] 当 Thread 对象被创建出来的时候, 内核中并没有随之产生一个线程(PCB).
      Thread t = new MyThread();
      // 执行这个 start 方法, 才是真的创建出了一个线程.
      // 此时内核中才随之出现了一个 PCB, 这个 PCB 就会对应让 CPU 来执行该线程的代码. (上面的 run 方法中的逻辑)
      t.start();

      while (true) {
          // 这里啥都不干
      }
  }
}

接下里，我们可以通过jdk里面的一个jconsole来查看，我的文件路径是C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_192\bin，大家可以对照自己安装的jdk文件位置来寻找。运行程序，打开jconsole可以看下

Java 多线程之两步掌握

这里这个主线程就是我们创建的线程，线程创建成功。

1.2 多线程抢占式执行

创建两个线程，输出线程运行前后时间，多次运行发现运行时间不一，这里就体现了现成的抢占式执行方法，看代码：

public class ThreadDemo2 {
  private static long count = 100_0000_0000L;

  public static void main(String[] args) {
      // serial();
      concurrency();
  }

  private static void serial() {
      long beg = System.currentTimeMillis();

      int a = 0;
      for (long i = 0; i < count; i++) {
          a++;
      }
      int b = 0;
      for (long i = 0; i < count; i++) {
          b++;
      }

      long end = System.currentTimeMillis();
      System.out.println("time: " + (end - beg) + " ms");
  }

  private static void concurrency() {
      long beg = System.currentTimeMillis();

      Thread t1 = new Thread() {
          @Override
          public void run() {
              int a = 0;
              for (long i = 0; i < count; i++) {
                  a++;
              }
          }
      };

      Thread t2 = new Thread() {
          @Override
          public void run() {
              int b = 0;
              for (long i = 0; i < count; i++) {
                  b++;
              }
          }
      };
      t1.start();
      t2.start();

      try {
          // 线程等待. 让主线程等待 t1 和 t2 执行结束, 然后再继续往下执行.
          t1.join();
          t2.join();
      } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
      }

      // t1 t2 和 main 线程之间都是并发执行的.
      // 调用了 t1.start 和 t2.start 之后, 两个新线程正在紧锣密鼓的进行计算过程中,
      // 此时主线程仍然会继续执行, 下面的 end 就随之被计算了.
      // 正确的做法应该是要保证 t1 和 t2 都计算完毕, 再来计算这个 end 的时间戳.
      long end = System.currentTimeMillis();
      System.out.println("time: " + (end - beg) + " ms");
  }
}

多次运行，会有以下结果：

Java 多线程之两步掌握

可以发现线程是抢占式执行。

我们用join关键字，可以规定线程运行先后顺序，比如这里规定t1运行完后t2再运行，代码如下：

public class ThreadDemo2 {
  private static long count = 100_0000_0000L;

  public static void main(String[] args) {
       serial();
      //concurrency();
  }

  private static void serial() {
      long beg = System.currentTimeMillis();

      int a = 0;
      for (long i = 0; i < count; i++) {
          a++;
      }
      int b = 0;
      for (long i = 0; i < count; i++) {
          b++;
      }

      long end = System.currentTimeMillis();
      System.out.println("time: " + (end - beg) + " ms");
  }

  private static void concurrency() {
      long beg = System.currentTimeMillis();

      Thread t1 = new Thread() {
          @Override
          public void run() {
              int a = 0;
              for (long i = 0; i < count; i++) {
                  a++;
              }
          }
      };

      Thread t2 = new Thread() {
          @Override
          public void run() {
              int b = 0;
              for (long i = 0; i < count; i++) {
                  b++;
              }
          }
      };
      t1.start();
      t2.start();

      try {
          // 线程等待. 让主线程等待 t1 和 t2 执行结束, 然后再继续往下执行.
          t1.join();
          t2.join();
      } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
      }

      // t1 t2 和 main 线程之间都是并发执行的.
      // 调用了 t1.start 和 t2.start 之后, 两个新线程正在紧锣密鼓的进行计算过程中,
      // 此时主线程仍然会继续执行, 下面的 end 就随之被计算了.
      // 正确的做法应该是要保证 t1 和 t2 都计算完毕, 再来计算这个 end 的时间戳.
      long end = System.currentTimeMillis();
      System.out.println("time: " + (end - beg) + " ms");
  }
}

多次运行，结果如下：

Java 多线程之两步掌握

这里发现，由于规定了线程运行先后时间，导致运行时间大大增长，由此体现了线程并发运行的优势所在。

这里说明一点：由于线程是抢占式执行，所以每次结果都是不一定的，但误差会在一定范围内。

二：创建线程的几个常用方法

2.2 继承 Thread 类

可以通过继承 Thread 来创建一个线程类，该方法的好处是 this 代表的就是当前线程，不需要通过 Thread.currentThread() 来获取当前线程的引用。

class MyThread extends Thread {

@Override

public void run ()

{ System . out . println ( " 这里是线程运行的代码 " );

}

}

MyThread t = new MyThread ();

t . start (); // 线程开始运行

2.2 实现 Runnable 接口

通过实现 Runnable 接口，并且调用 Thread 的构造方法时将 Runnable 对象作为 target 参数传入来创建线程对象。该方法的好处是可以规避类的单继承的限制；但需要通过 Thread.currentThread() 来获取当前线程的引用。

class MyRunnable implements Runnable {

@Override

public void run () {

System . out . println ( Thread . currentThread (). getName () + " 这里是线程运行的代码 " );

}

}

Thread t = new Thread(new MyRunnable());

t.start(); // 线程开始运行

2.3 匿名类创建

// 使用匿名类创建 Thread 子类对象

Thread t1 = new Thread() {

@Override

public void run() {

System.out.println(" 使用匿名类创建 Thread 子类对象 ");

}

};

// 使用匿名类创建 Runnable 子类对象

Thread t2 = new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println(" 使用匿名类创建 Runnable 子类对象 ");

}

});

// 使用 lambda 表达式创建 Runnable 子类对象

Thread t3 = new Thread(() -> System.out.println(" 使用匿名类创建 Thread 子类对象 "));

Thread t4 = new Thread(() -> {

System.out.println(" 使用匿名类创建 Thread 子类对象 ");

});

三：Thread的几个常见属性

Java 多线程之两步掌握

代码如下：

public class ThreadDemo {
  public static void main(String[] args) {
      Thread thread = new Thread(() -> {
          for (int i = 0; i < 10; i++) {
              try {
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 我还活着");
                  Thread.sleep(1 * 1000);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
          }
          System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 我即将死去");
      });
      thread.start();
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ": ID: " + thread.getId());
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ": 名称: " + thread.getName());
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ": 状态: " + thread.getState());
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ": 优先级: " + thread.getPriority());
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ": 后台线程: " + thread.isDaemon());
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ": 活着: " + thread.isAlive());
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ": 被中断: " + thread.isInterrupted());

      while (thread.isAlive()) {}
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ": 状态: " + thread.getState());
  }
}

运行结果：

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