42--多线程（一）

基本概念：程序、进程、线程

程序（program）：是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码，静态对象。
进程（process）:是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程。它有自身的产生、存在和消亡的过程（生命周期）。如：运行中的微信、QQ、office等。程序是静态的，进程是动态的。进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域。
线程（Thread）：进程可以进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。如果一个进程同一时间并行执行了多个线程，就是支持多线程的。
线程作为调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器（PC）,线程切换的开销小。
一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间→他们从同一堆内存中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但是多个线程操作共享的系统资源可能就会带来安全隐患。
在这里插入图片描述

单核CPU和多核CPU的理解

单核CPU，其实是一种假的多线程，因为在一个时间单元内，也只能执行一个线程的任务。例如：虽然有多车道，但是收费站只有一个工作人员在收费，只有收了费才能通过，那么CPU就好比收费人员。如果有某个人不想交钱，那么收费人员可以把他“挂起”（晾着他，等他想通了，准备好了钱，再去收费）。但是因为CPU时间单元特别短，因此感觉不出来。
如果是多核的话，才能更好的发挥多线程的效率。（现在的服务器都是多核的）
一个Java应用程序java.exe，其实至少有三个线程：main()主线程，gc() 垃圾回收线程，异常处理线程。当然如果发生异常，会影响主线程。

串行、并行与并发：

串行：多个任务，执行时一个执行完再执行另一个
并行：多个CPU同时执行多个任务。比如：多个人同时做不同的事情。每个线程分配给独立的核心，线程同时运行。
单核CPU多个进程或多个线程内能实现并发（微观上的串行，宏观上的并行）；多核CPU线程间可以实现微观上并行。
并发：一个CPU（采用时间片）同时执行多个任务。比如：秒杀、多人做同一件事情。多个线程在单个核心运行，同一时间一个线程运行，系统不停切换线程，看起来像同时运行，实际上是线程不停切换。即一个指令和另一个指令交错执行，操作系统实现这种交错执行的机制称为：上下文切换。上下文是指操作系统保持跟踪进程或线程运行所需的所有状态信息，如寄存器文件的当前值、主存内容等。
总结：
总结：
1、单CPU中进程只能是并发，多CPU计算机中进程可以并行。
2、单CPU单核中线程只能并发，单CPU多核中线程可以并行。
3、无论是并发还是并行，使用者来看，看到的是多进程，多线程。

使用多线程的优点：

1.提高应用程序的响应
2.提高计算机系统CPU的利用率
3.改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理解和修改

使用多线程的场景：

1.程序需要同时执行两个或多个任务。
2.程序需要实现一些需要等待的任务时，如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等。
3.需要一些后台运行的程序时。

线程的创建和启动：

1.Java语言的JVM允许程序运行多个线程，它通过java.lang.Thread类来体现。
2.Thread类的特性
每个线程都是通过某个特定的Thread对象的run()方法来完成操作。经常把run()方法的主体成为线程体。
通过该Thread对象的**start()方法来启动这个线程，而不是直接调用run()**方法

JDK1.5之前创建新执行线程有两种方法：

1.继承Thread类的方式
2.实现Runnable接口的方式

Thread类中提供的构造方法：
1.Thread():创建新的Thread对象
2.Thread(String threadname)：创建线程并指定线程实例名
3.Thread(Runnable target)：指定创建线程的目标对象，它实现了Runnable接口中的run方法
4.Thread(Runnable target, String name)：创建新的Thread对象
使用继承Thread类实现多线程：
实例：

package com.qwy;


//通过继承Thread类实现多线程
class MyThread extends Thread{
    
    
	//重写Run方法
	@Override
	public void run() {
    
    
		for(int i=0;i<=10;i++){
    
    
			//获取当前线程的名称Thread.currentThread().getName()
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--"+i);
		}
	}
}
public class TestThread {
    
    
	public static void main(String[] args) {
    
    
		//创建多线程对象
		MyThread t1= new MyThread();
		//调用start()方法，而非run()方法
		t1.start();
		for (int i = 0; i <=10; i++) {
    
    
			System.out.println("主进程："+i);
		}
	}
}

其中可能的一种运行结果：
主进程：0
Thread-0–0
主进程：1
Thread-0–1
主进程：2
主进程：3
Thread-0–2
主进程：4
主进程：5
主进程：6
主进程：7
主进程：8
主进程：9
主进程：10
Thread-0–3
Thread-0–4
Thread-0–5
Thread-0–6
Thread-0–7
Thread-0–8
Thread-0–9
Thread-0–10

从打印结果上看，线程启动成功，并且主线程（main方法）和自己定义的run（）方法的打印交替执行。注意：这里启动线程调用的是start()方法而不是run（）方法，start()有两个作用：1.启动多线程，2调用run()。如果调用run（）仅仅是指定了run()方法，而没有启动多线程。如：
实例：

package com.qwy;


//通过继承Thread类实现多线程
class MyThread extends Thread{
    
    
	//重写Run方法
	@Override
	public void run() {
    
    
		for(int i=0;i<=10;i++){
    
    
			//获取当前线程的名称Thread.currentThread().getName()
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--"+i);
		}
	}
}
public class TestThread {
    
    
	public static void main(String[] args) {
    
    
		//创建多线程对象
		MyThread t1= new MyThread();
		//错误启动多线程：调用了run()，而不是start()方法
		t1.run();
		for (int i = 0; i <=10; i++) {
    
    
			System.out.println("主进程："+i);
		}
	}
}

执行结果：
main–0
main–1
main–2
main–3
main–4
main–5
main–6
main–7
main–8
main–9
main–10
主进程：0
主进程：1
主进程：2
主进程：3
主进程：4
主进程：5
主进程：6
主进程：7
主进程：8
主进程：9
主进程：10

从执行结果看，这里只有一个主线程，并不存在自定的线程（没有启动），而是简单调用了run（），并且run（）也是在主线程中运行的。

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总结：
a) 如果自己手动调用run()方法，那么就只是普通方法，没有启动多线程模式。
b) run()方法由JVM调用，什么时候调用，执行的过程控制都有操作系统的CPU
调度决定。
c) 想要启动多线程，必须调用start方法
d) 一个线程对象只能调用一次start()方法启动，如果重复调用了，则将抛出以上的异常“IllegalThreadStateException”。
实例：重复调用start()方法

package com.qwy;


//通过继承Thread类实现多线程
class MyThread extends Thread{
    
    
	//重写Run方法
	@Override
	public void run() {
    
    
		for(int i=0;i<=10;i++){
    
    
			//获取当前线程的名称Thread.currentThread().getName()
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--"+i);
		}
	}
}
public class TestThread {
    
    
	public static void main(String[] args) {
    
    
		//创建多线程对象
		MyThread t1= new MyThread();
		t1.start();
		//重复调用start()方法
		t1.start();
		for (int i = 0; i <=10; i++) {
    
    
			System.out.println("主进程："+i);
		}
	}
}

运行结果中会报：java.lang.IllegalThreadStateException的异常。
实现Runnable接口方式：

package com.qwy;
class MyRunnable implements Runnable{
    
    
	//重写run()方法
	@Override
	public void run() {
    
    
		for(int i=0;i<=10;i++){
    
    
			//获取当前线程的名称Thread.currentThread().getName()
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--"+i);
		}
	}	
}
public class TestRunnable {
    
    
	public static void main(String[] args) {
    
    
		//创建Runnable实例
		MyRunnable my = new MyRunnable();
		//创建线程对象
		Thread t1 = new Thread(my);
		t1.start();
		for (int i = 0; i <=10; i++) {
    
    
			System.out.println("主进程："+i);
		}
	}
}

其中可能的一种运行结果：
主进程：0
主进程：1
Thread-0–0
主进程：2
Thread-0–1
Thread-0–2
主进程：3
主进程：4
Thread-0–3
主进程：5
Thread-0–4
Thread-0–5
主进程：6
Thread-0–6
Thread-0–7
Thread-0–8
Thread-0–9
Thread-0–10
主进程：7
主进程：8
主进程：9
主进程：10

总结：

定义子类，实现Runnable接口
子类中重写Runnable接口中的run方法
通过Thread类含参构造器创建线程对象。
将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造器中
调用Thread类的start方法：开启线程，调用Runnable子类接口的run方法。

未完待续
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