Java 之 多线程

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 类来创建并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();
    }
}