一、 并发与并行
1、并发
并发:指两个或多个事件在同一个时间段内发生
它们会交替执行
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
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
2、并行
并行:指两个或多个事件在同一时刻发生(同时发生)
它们会同时执行
而在多个 CPU 系统中 则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器(CPU)上 从而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
目前电脑市场上说的多核CPU便是多核处理器 核越多 并行处理的程序越多 这能大大的提高电脑运行的效率
二、线程与进程
1、进程
进程是指一个进入到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
2、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
即 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
三、线程调度
1、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
2、抢占式调度(Java使用此方式)
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(线程的随机性)
若优先级越高 则抢夺cpu的执行几率越大
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:一边使用编辑器 一边使用录屏软件 同时还开着画图板 dos窗口等软件
此时 这些程序是在同时运行 但是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
四、创建线程类
1、单线程
在main方法中依次执行
public class Person {
private String name;
public void run()
{
// 定义循环 执行20次
for (int i=0;i<20;i++)
{
System.out.println(name+"第"+i+"次");
}
}
//省略构造方法和get set方法
}
public static void main(String[] args) {
Person person1=new Person("一号机器人");
person1.run();
Person person2=new Person("二号机器人");
person2.run();
}
JVM(Java虚拟机)执行main方法 main方法会进入到栈内存
JVM会找操作系统开辟一条main方法通向cpu的执行路径
cpu就可以通过这个路径来执行main方法
而这个路径有一个名字 叫main线程(主线程)
单线程程序的弊端:一旦某个位置出现异常 则下面的语句都不会被执行
2、多线程
①、创建多线程程序的第一种方式
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
通过继承Thread类来创建并启动多线程
步骤:
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
线程类:
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
// 设置线程任务
for (int i=0;i<20;i++)
{
System.out.println("run()第"+i+"次");
}
}
}
主类:
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread=new MyThread();
myThread.start();
for (int i=0;i<20;i++)
{
System.out.println("main()第"+i+"次");
}
}
②、创建多线程程序的第二种方式
实现 java.lang.Runnable
接口也是非常常见的一种方式
只需重写run()方法即可
步骤:
1. 定义Runnable接口的实现类并重写该接口的run()方法 该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体
2. 创建Runnable实现类的实例 并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象 该Thread对象才是真正的线程对象
3. 调用线程对象的start()方法来启动线程
线程类:
public class MyThreadRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i=0;i<20;i++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" === "+i);
}
}
}
主类:
public static void main(String[] args) {
MyThreadRunnable myThread=new MyThreadRunnable();
Thread thread=new Thread(myThread);
thread.start();
for (int i=0;i<20;i++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" === "+i);
}
}
五、随机执行流程分析
JVM执行main方法 会找OS(操作系统)开辟一条main方法通向CPU的路径
这个路径叫做main线程(主线程) CPU通过这个线程可以执行main方法
然后又new了一个MyThread(自定义的线程类) 又会开辟一条路径 用于执行run方法 一旦调用start()方法就会执行run方法()
此时 对于CPU而言 就有了两条执行的路径 CPU就有了选择的权利
CPU喜欢谁 就会执行哪条路径 控制不了CPU
因此就有了程序的随机执行(一会儿执行这个 一会儿执行那个)
两个线程:一个main线程 一个新线程 一起抢夺CPU的执行权(即CPU的执行时间)谁抢到了就让谁执行对应的代码
六、多线程程序的内存
每当调用了Thread的start()方法 都会new一个新的栈内存空间
从而增加一个线程用于执行对应的Thread里的run()方法
CPU从而就有了选择的权利 可以执行main方法也可以执行新增的线程里的run()方法
多线程的好处:多个线程之间互不影响 因为在不同的栈空间中
七、线程的名称:线程也是有名字的
1、获取线程的名称
方法一:使用Thread类中的getName()方法
String getName()
返回该线程的名称
主线程:main
新线程:Thread-0 Thread-0 …
线程类:
@Override
public void run() {
// 获取线程名称
String name = getName();
System.out.println(name);
}
主类:
public static void main(String[] args) {
MyThread2 myThread2=new MyThread2();
myThread2.start(); // 返回值:Thread-0
new MyThread2().start(); // 返回值:Thread-1
//获取主线程名称:main
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
方法二:先获取到当前正在执行的线程 再使用线程中的getName()方法获取线程的名称
Thread currentThread()
返回当前正在执行的线程对象
currentThread():获取整个线程
线程类:
@Override
public void run() {
Thread thread = Thread.currentThread();
System.out.println(thread);
}
主类:
public static void main(String[] args) {
MyThread2 myThread2=new MyThread2();
myThread2.start(); // 返回值:Thread[Thread-0,5,main]
new MyThread2().start(); // 返回值:Thread[Thread-1,5,main]
//获取主线程名称:Thread[main,5,main]
System.out.println(Thread.currentThread());
}
currentThread().getName():从线程对象中获取名称
线程类:
@Override
public void run() {
// 链式编程
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
主类:
public static void main(String[] args) {
MyThread2 myThread2=new MyThread2();
myThread2.start(); // 返回值:Thread-0
new MyThread2().start(); // 返回值:Thread-1
//获取主线程名称:main
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
2、设置线程的名称
方法一:使用Thread类中的setName()方法
线程类:
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
主类:
public static void main(String[] args) {
MyThreadSetName myThread=new MyThreadSetName();
myThread.setName("机器人1");
myThread.start();
}
输出结果:机器人1
方法二: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
线程类:
public MyThreadSetName() {
}
public MyThreadSetName(String name) {
// 将线程名称传递给父类 让父类给子线程起一个名字
super(name);
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
主类:
public static void main(String[] args) {
MyThreadSetName myThread=new MyThreadSetName("机器人2");
myThread.start();
}
输出结果:机器人2
八、线程的睡眠(sleep)
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)
下面以一个小案例 模拟秒表来演示:
public static void main(String[] args) {
// 模拟秒表
for (int i=0;i<=60;i++)
{
System.out.println(i);
// 使用Thread类的sleep()方法让程序睡眠1秒钟
try {
// sleep()方法可能会产生异常 需要进行处理
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
九、实现Runnable接口创建多线程程序的好处:
①、避免了单继承的局限性
局限性:一个类只能继承一个类 就像一个人只能有一个亲爹(误
一个类若继承了Thread类 就不能再继承其它类了
但若实现了Runnable接口 还能继承其它的类 还能实现其它的接口
②、增强了程序的扩展性 降低了程序的耦合性(解耦)
实现了Runnable接口的方式将设置线程任务和开启新线程这两件事进行了分离
实现类中重写了run()方法用于设置线程任务
而创建Thread类对象 调用start()方法用于开启新线程
只管创建 与里面传的是什么 做的是什么任务无关
十、匿名内部类方式创建线程
匿名:没有名字
内部类:写在其它类内部的类
作用:简化代码
将子类继承父类 重写父类的代码 创建子类对象这三步三合一完成
将实现类去实现类的接口 重写接口中的方法 创建实现类对象三合一完成
格式:
new 父类或接口()
{
重复父类或接口中的方法
}
1、线程继承父类Thread的方式
直接在主类中写
new Thread()
{
// 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()+" ===== "+i);
}
}
}.start();
2、线程实现Runnable接口的方式
用Runnable接口去接收该接口的实现类对象 体现了多态的思想
同样 直接在主类中写 无须专门写一个线程类
Runnable runnable = 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() + " ===== " + i);
}
}
};
new Thread(runnable).start();
再次简化 不额外创建一个Runnable变量了
Runnable直接创建在Thread的参数内
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() + " ===== " + i);
}
}
}).start();