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java 什么是线程



目录

1 多线程

1.1 并发与并⾏

1.2 线程与进程

1.3 创建线程类

2 多线程详解

2.1 多线程原理

2.2 Thread类

2.3 创建线程⽅式⼆

2.4 Thread 和 Runnable 的区别

2.5 匿名内部类⽅式实现线程的创建

3 线程安全

3.1 线程安全

3.2 线程同步

3.3 同步代码块

3.4 同步⽅法

3.5 Lock锁

4 线程状态

4.1 线程状态概述

4.2 Timed Waiting(计时等待)

4.3 BLOCKED(锁阻塞)

4.4 Waiting(⽆限等待)

4.5 练习

5 小结



我们在之前,学习的程序在没有跳转语句的前提下,都是由上⾄下依次执⾏,那现在想要设计⼀个程序, 边打游戏边听歌,怎么设计?
要解决上述问题,咱们得使⽤多进程或者多线程来解决。
  • 并发:指两个或多个事件在同⼀个时间段内发⽣。
  • 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。
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。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,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,从宏观⻆度上理解线程是并⾏运⾏的,但是从微观⻆度上分析却是串⾏ 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。

  • 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。
  • 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。
简⽽⾔之: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
我们可以再电脑底部任务栏,右键 --> 打开任务管理器,可以查看当前任务的进程:
进程

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。

  1. 设置线程的优先级

        2.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。⽐如: 现在我们上课⼀边使⽤编辑器,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, 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 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。

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 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
代码如下:
测试类:

 
    
⾃定义线程类:
 
     
刚刚我们已经写过⼀版多线程的代码,很多同学对原理不是很清楚,那么现在我们先画个多线程执⾏时序 图来体现⼀下多线程程序的执⾏流程。 代码如下:
⾃定义线程类:
 
      
测试类:
 
       
流程图:

程序启动运⾏ main 时候, java 虚拟机启动⼀个进程,主线程 main 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。
通过这张图我们可以很清晰的看到多线程的执⾏流程,那么为什么可以完成并发执⾏呢?我们再来讲⼀讲原理。
多线程执⾏时,到底在内存中是如何运⾏的呢?以上个程序为例,进⾏图解说明:
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。

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