《JavaEE》----2.＜多线程的简介创建Thread类＞

前言：

大家好，我目前在学习java。我准备利用这个暑假，来复习之前学过的内容，并整理好之前写过的博客进行发布。如果博客中有错误或者没有读懂的地方。热烈欢迎大家在评论区进行讨论！！！

喜欢我文章的兄弟姐妹们可以点赞，收藏和评论。如果感觉有所收获可以关注我呦。我会持续更新滴，望支持！！！！！！一起加油呀！！！！

语言只是工具，决定你好不好找工作的是你的能力！！！！！

学历本科及以上就够用了！！！！！！！！！！

本篇博客会简单介绍线程、线程的特点、优点、线程的不安全问题、进程与线程的区别、Java中如何进程多线程编程、Thread类。

c++中会讲很多多进程编程，而在Java这样的生态中，并不是很鼓励多进程编程，更鼓励多线程编程。

引入多个进程，目的是为了实现并发编程=>多核cpu的时代。

多进程实现并发编程效果很好，但是多进程编程模型也有明显的缺点：

多进程编程模型的缺点

进程太重量，效率不高。

创建一个进程，销毁一个进程，调度一个进程消耗时间都比较多。

时间消耗在申请资源上。进程是资源分配的基本单位。分配内存操作是一个复杂的操作。

（操作系统内部有一定的数据结构，把空闲的内存分块管理好，当我们进行申请内存的时候，系统就会从这样的数据结构中找到一个大小适合的空闲内存。返回给对应的进程。这里虽然通过此处的数据结构，可以一定程度提高效率，整体来说，管理的空间比较多，相比之下，还是一个耗时操作。）

如果频繁创建/销毁进程时，这个耗时就不能忽视了

为了解决上述问题，就引入了“线程”（Thread）

一、线程也叫做“轻量级进程”

线程不能独立存在，而是要依附于进程，（进程包含线程，可以包含一个或多个）

一个进程最开始至少要有一个线程，这个线程负责完成执行代码的工作。

也可以根据需要，创建出更多的线程，从而使当前实现“并发编程”的效果

每个线程都可以独立执行一些代码。

之前提到的进程调度

是基于“一个进程里只有一个线程”的情况。

实际上，一个进程中，是可以有多个线程的~~每个线程都是可以独立的进行调度的~~

因此以后看到进程的调度，我们就知道，并不是把整个进程进行调度。而是去调度进程里面的每一个线程，每一个线程执行一些逻辑，每一个线程就可以分别在这上面进行调度。每一个线程也有

状态

优先级

上下文

记账信息....

一个进程，可能使用一个PCB表示，也可能使用多个PCB表示，每一个PCB对应到一个线程上，因此每一个线程都有自己的状态、优先级、上下文、记账信息....每一个线程都有这些信息进行辅助调度~~

除此之外，前面谈到的pid，是相同的。内存指针，文件描述符表也是相同的。共用同一份的

线程和线程之间共用同一份pid、内存指针、文件描述符表

二、线程的特点

1.每一个线程都可以独立的去cpu上调度执行

2.同一个进程的多个线程之间共用同一份内存空间和文件资源...

三、线程的优点

创建效率更高

（创建线程的时候，不需要重新申请资源了，直接复用之前已经分配给进程的资源，省去了资源分配的开销，于是创建效率就更高了）

总结：

进程中包含线程，

一个进程由多个PCB共同表示，

每个PCB就用来表示一个线程，

每个线程都有自己的状态、优先级、上下文、记账信息....

每个线程都可以独立去CPU上调度执行，

这些PCB共用了同样的pid、内存指针、文件描述符表

创建线程（PCB）的时候，不需要重新申请资源了，直接复用之前已经分配给进程的资源，省去了资源分配的开销，于是创建效率就更高了

进程是资源分配的基本单位

线程是调度执行的基本单位

一个系统中，可以有很多进程，每个进程都有自己的资源

一个进程中，可以有很多线程，每个线程都能独立调度，共享内存/硬盘资源

四、多线程方式

刚开始创建第一个线程的时候，相当于和进程一起创建，还是需要有一定的开销去申请资源的（这个账是记在进程上面的）后面再创建线程，开销就省下了。

创建多线程方式可以提高效率，但是线程到达一定的数量，效率就无法进一步提升了，反而会因为需要调度的线程太多，使调度的开销更大，反而降低效率。线程多了，也容易产生一定的冲突。

五、线程不安全问题

如果一个线程抛出异常，如果没有妥善处理（要catch住），就容易使整个进程崩溃。此时其他线程也会随之消亡。

六、进程与线程的区别（经典面试题）

1.进程包含线程，一个进程里面可以有一个线程，也可以有多个线程

2.进程和线程，都是用来实现并发编程场景的，但是线程比进程更加轻量，更高效

3.同一个进程的线程之间，共用同一份的资源（内存+硬盘），省去了申请资源的开销

4.进程和进程之间，具有独立性，一个进程挂了，不会影响其他进程

同一个进程的线程和线程之间，可能互相影响，（线程安全问题+线程出现异常）

5.进程是资源分配的基本单位，线程是调度执行的基本单位。

七、Java如何进行多线程编程

7.1 基本的多线程编程

创建线程的方法

①继承Thread类，重写run方法

线程是操作系统的概念，操作系统提高了一些API，可以操作线程Java针对上述系统API进行了封装（实现跨平台）程序员只需要掌握这一套API就可以了。

Thread类，创建Thread类对象，进一步的就可以操作，系统内部的线程了。使用这个类，创建出一个线程出来。继承“Thread”是Java标准库内置的类，我们直接就能使用。

此处Thread不需要import也能使用，是因为Thread这个类在java.lang包下。

1.创建一个类继承Thread。再重写run方法。这个run方法就是线程的入口方法。入口方法就是代表线程一旦执行起来后，具体要执行哪些逻辑。类似于main方法。

：每个线程都是独立的执行流，每个线程都可以执行一系列的逻辑（代码）一个线程跑起来，就是从它的入口方法开始执行。

类比运行Java程序：就是跑起来一个java进程，这个进程里面至少会有一个线程，主线程的入口方法就是main方法。

2.2.创建一个主线程，也就是在main方法中创建一个Thread的实例，创建好了之后再去调用start方法。

start和run方法的区别的功能描述

//start和run都是Thread的成员

//run只是描述了线程的入口（线程要做什么任务）

//start则是真正调用了系统API，在系统中创建出线程，让线程再调用run

这里的创建线程，实在系统内核里面创建线程。涉及到创建PCB并且加入到内核链表里面，这样创建好的线程就会进一步执行我们的run方法。这样就可以将新的线程创建出来。

此时若在run中有System.out.println（“hello thread”） ;

那么运行程序，就会打印出hello thread

给打印代码加上while（true），死循环，在线程和主线程中一个打印hello thread，另一个打印hello main。运行代码，我们可以发现两边的日志都在交替打印

1.每个线程都是独立执行的逻辑，独立的执行流。

2.从t.start（）;代码之后，就会兵分两路，并发执行。达到了并发编程的效果，充分的使用了多核cpu资源。

把t.start（）改成t.run（）。并不会创建新的线程，只有一个主线程，这个主线程依次执行循环，执行完一个循环再执行另一个。

main这个线程是jvm自动创建的，和其他线程相比，没啥特殊的。

一个Java进程中，至少会有一个main线程。

7.2 查看该进程里的多线程情况

多线程程序运行的时候，可以使用IDEA或者jconsole来观察到该进程里的多线程的情况

IDEA对新手不太友好，以调试模式启动程序，会有一个专门的窗口，查看方法的调用栈，在这里可以看到所有线程的信息。

jconsole来观察到该进程里的多线程的情况（jdk的bin目录中）

1.启动之前，确保idea中的程序已经跑起来了

2.若啥都不显示，可能需要使用管理员方式运行

它会列出当前机器上所运行的所有java进程

使用方法：

1.双击jconsole.exe，出现如下窗口，点击本地进程中你正用IDEA跑起来的进程。点击连接

2.出现如下窗口，我们要查看线程情况，点击线程

在jconsole，可以看到一个java进程，即使是最简单的，里面也包含了很多线程。

Thread = new MyThread（）；是自己动手创建的，其他的线程都是JVM自动创建的。一个java进程，启动之后JVM会在后面，默默帮我们做很多事情，比如垃圾回收、资源统计、远程方法调用...

我们只关注两个

1.main是主线程

2.Thread-0是我们创建的线程，点进去我们可以看到详细信息。

最主要，我们看堆栈跟踪（也就是线程的“调用栈”）：描述了方法的调用关系。

功能：

未来写一些多线程程序的时候，就可以借助这个功能看到该程序实时的运行情况，比如你写的程序“卡死了”。

让while循环慢点（sleep）

在循环体里加上sleep，休眠

Thread.sleep（）；

输入参数的单位为毫秒。例如：

Thread.sleep（millis：1000）；

此语句需要抛出异常，要么往上throws或者进行try，catch。

在当前我们写的线程中（重写run方法），我们必须进行try，catch，因为我们现在是方法重写，如果父类的run方法没有throws，那么子类这个方法也就没法去throws。

而在主线程（main方法中），我们可以进行throws。

sleep是Thread的类（静态）方法。

我们发现两线程都是休眠1000ms，当时间到了之后，这俩线程谁先执行，谁后执行不一定。这个过程可以视为“随机的”。

“对多线程调度顺序的“随机性””

因为操作系统对于多个线程的调度顺序，是不确定的，“随机的”（此处的随机不均等，可能优先级不一样，就算一样是不是均等也很难说，取决于操作系统对于线程调度的模块，调度器的实现），

类方法，类属性 VS（普通）实例方法，实例属性

类方法，类属性，直接用类名就可以调用

实例方法，实例属性，需要用类实例化对象，用对象名进行调用。

ps：static历史问题

c语言最初引入了static，以前的操作系统，运行的进程中，专门有一个内存区域，叫做“静态内存区”随着时间发展，静态内存区没有了，后来c就是用static表示其他含义了。

如果static修饰一个全局变量，或者修饰一个方法，表示它的作用域，就在当前.c文件里

如果修饰一个局部变量，那么就表示这个变量的生命周期是跟随整个程序的。

c++中把static又赋予了新的含义，c++引入了类和对象的概念，static就是类的成员，达到“类方法”“类属性”定义效果了（如果新加关键字来表示“类方法”“类属性”不合适，这会导致现有的代码可能产生冲突。如与之前变量名一样，c++要考虑和c兼容，有很多程序使用c，若引入关键字，可能导致现有的代码无法编译。）

java是从c++这边参考过来的，因此java这边也就用static表示类方法，类属性

Python没有这样的历史包袱，因此python直接使用@classmethod这样的方式来表示类方法。

7.3 创建线程的其他写法

②实现Runnable接口，重写run方法

实现Runnable接口，重写run方法

这里的内容和之前继承Thread类是一样的。也是描述了线程的入口。

不同的是，这里在main方法中，需要创建Runnable接口的实例化，描述一个任务。

再创建Thread的类的实例化，将Runnable的实例化交给Thread来执行。我们把这个任务放到线程里面去执行。通过t.start（）；通过这个操作，调用系统api来完成创建线程的工作~

Runnable

Runnable本身并没有和线程进行联系，单纯的表示一个可运行的任务，这个任务是交给线程负责执行，还是交给其他实体来执行....Runnable本身并不关心。

ps：为什么总是向上转型（java）

Java这个圈子就爱这么写，

如果c++，这里的代码绝对不会写成向上转型。

c++是一个生态，这里的这群人不喜欢向上转型，他们觉得向上转型之后，触发多态，会有额外的运行时开销，不符合c++把性能追求到极致这样的初心。这边能不向上转型就不转型。

如果java，一定写成向上转型的方法。

java也是一个生态。这群人更鼓励使用向上转型，java程序员觉得性能问题不是问题，开发效率大于运行效率。使用向上转型，抽象层次高，代码的使用/理解成本更低。（能向上转型就向上转型。）

多态的本质

封装本质上是让调用者不再了解类实现的细节，从而降低了学习和使用成本。

多态则是在封装基础上更进一步，更是让你不知道当前是啥类。更不用说类的实现细节，你只需要关心它的父类。

就如这里，

只需要看到Runnable runnable（runnable是Thread类型）。而不需要关心后面new 了一个怎么样的runnable

只需要看到Thread t（t是Thread类型），而不需要关心后面new 了一个怎样的Thread。属于将封装程度更加提高了。学习成本更降低了。

未来在公司中，接触到的各种代码，向上转型，也会非常普遍。

代码比较复杂，容易体会到封装/多态的意义，

两次创建线程的差别

解耦合。

使用Runnable的写法，和直接继承Thread之间的区别主要是解耦合。

相互影响越大，我们认为是耦合越高

创建线程，需要两个关键操作：

1.明确线程要执行的任务，

2.调用系统api，创建出线程。

任务本身，不一定和线程概念强相关，

这个任务只是单纯的执行一段代码，这个任务是使用单线程，还是多线程执行，还是通过其他方法（信号处理函数 / 协程 / 线程池）都没啥区别。

因此我们可以把任务本身给提取出来~我们将任务和线程之间进行解耦合，解耦合之后，我们随时就可以把任务改成其他方式来去执行。

匿名内部类

在数据结构课程的优先级队列中，我们学到过，能够按照优先级高低，来决定谁先出队列。

如果存的对象，那么谁优先级算高，谁算低呢，此时我们使用Compareble或者Comparator来定义，比较规则.

使用这个的时候，我们就可以使用匿名内部类来进行定义了

③.继承Thread重写run，但是使用匿名内部类.

public class Demo3 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(){};}
}

先创建出新的类，这个类的名字是啥，不知道

只知道这个类，是Thread的子类

同时又把这个子类的实例给创建出来了

（不知道这个类名，不影响，因为这个类本身就是只使用一次）

package thread;public class Demo3 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(){@Overridepublic void run() {while (true){System.out.println("hello thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}};t.start();while (true){System.out.println("hello main");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}

这样看起来更直观。通过匿名内部类创建线程，这个方法本质上和方法①是一样的。只是换了一种写法。匿名内部类这种写法，在当前java中是比较常见的

④.实现Runnable，重写run，也是使用匿名内部类。

package thread;public class Demo41 {public static void main(String[] args) {Runnable runnable = new Runnable() {@Overridepublic void run() {while (true){System.out.println("hello Thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}};Thread t = new Thread(runnable);t.start();while (true){System.out.println("hello main");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}

可以看到这样创建所执行的效果和之前也都是一样的，使用这种方式也是匿名内部类的写法。甚至我们可以连Runnable的变量名都可以不要。如下：

package thread;public class Demo42 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {while (true){System.out.println("hello Thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}});t.start();while (true){System.out.println("hello main");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}

总之匿名内部类在java中很常见，要重点掌握哦！

⑤.基于lambda表达式（最推荐写法）

package thread;public class Demo5 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(()->{while (true){System.out.println("hello thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}});t.start();while (true){System.out.println("hello main");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}

lambda（枚举，反射），是一种更简化的语法表示方式，我们称之为“语法糖”

例如for each遍历数组。

for（int i = 0; i<arr.length; i++）这是一种遍历方式

for(int x : arr) 这也是一种遍历方式，这种更简洁，可以称之为语法糖

相当于匿名内部类的替换写法

       Thread t = new Thread(()->{});

lambda表达式：

这样的写法称之为lambda表达式，其本质上是一个匿名方法。匿名函数（用一次就不用了）。主要用来实现这种“回调函数”的效果。

Java中不允许函数独立存在，必须依托于一个类，（其他语言叫函数function，java这里叫做方法method）

因此这里个代码里面，看起来像是一个单独的函数，本质上是一个函数式接口，还是一个类或者是一个对象。lambda 本质是一个函数式接口（本质上还是没脱离类）。

函数指针：

是指向内存空间的，函数怎么跑到内存中，原因是操作系统，加载一个可执行程序，创建进程的过程。当写的代码都是一个一个的文件，我们将他们预编译，得到一个exe.文件。还是一个文件，这个时候，函数在文件里，但是当我们双击exe文件，操作系统就会加载这个exe文件，将exe文件中的指令和数据加载到内存中，构建成一个进程，这个时候，我们写的函数，对应的二进制指令就进入到内存中，这个时候拿指针指向它。

作用：

1.使用函数指针实现转移表，降低代码的圈复杂度（减少 if else 分支数目）

2.使用函数指针作为回调函数（qsort）

回调函数：

回调函数，不是你主动调用，也不是现在就立即调用，而是把调用的机会交给别人（通常是操作系统，库，框架，别人写的代码）来进行使用，别人会在合适的时机来调用这个函数。

java中可以使用，lambda表达式和匿名内部类来描述这个回调函数。

八、Thread类的其他使用方法

        Thread t1 = new Thread();Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());Thread t3 = new Thread("这是我的名字");Thread t4 = new Thread(new MyRunnable(),"这是我的名字");

前两个我们已经见过了，第三个

8.1 Thread(String name)方法

name，在创建线程的时候，我们可以去指定一个name，name不影响线程执行，只是给线程起个名字，后续在调试的时候，比较方便区分。

使用示例如下：

package thread;public class Demo6 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(() ->{while (true){System.out.println("hello thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}},"这是新线程");t.start();}
}

运行后，我们在JDK目录中，运行 jconsole.exe文件。

我们发现main线程咋不见了？

因为main执行完了，所以就没有了！！

线程的入口方法执行结束，则这个线程就自动销毁了

对于主线程来说，入口就是main方法

t.start（）；这个方法，一瞬间就执行完了。当start方法执行完毕之后，紧接着main方法执行结束，那么这个主线程自然没有了，销毁了。线程不是创建了就一直存在，而是执行完了自然就销毁了。

8.2 Tread的几个常见属性

属性获取方法

ID getId() ID是线程唯一身份标识，不同线程不会重复。（这个id是 Java给你这个线程分配的，不是系统api提供的线程id，更不是pcb中的id）

名称                         getName()

状态                         getState() 就绪，阻塞...等等许多后面我们再去讨论。

优先级 getPriority() 虽然提供了api可以设置/获取优先级，但是没什么大用，

从应用程序角度出发，很难察觉出来，优先级带来的差                                                          异，优先级影响到的是系统在微观上进行的调度。

后面我们再去详细讨论。

是否后台线程 isDaemon() 重点介绍：这个也叫做守护线程（后台线程），相对的有                                    前台线程，如果前台线程没有执行结束，此时整个进程是一定不会结束的。而后台进程没有执行结束，并不影响整个进程的结束。默认情况下，一个线程是前台线程，除非把他手动定义成setDaemon(true) 。

是否存活 isAlive() Thread对象的生命周期，要比系统内核中的线程更长一些

Thread对象还在，内核中的线程已经销毁了这样的情况

我们可以通过isAlive判定内核线程是不是已经没了

回调方法执行完毕，线程就没了

是否被中断              isInterrupted()

是否后台线程 isDaemon()

示例：

package thread;public class Demo6 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(() ->{while (true){System.out.println("hello thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}},"这是新线程");//设置t为后台线程t.setDaemon(true);t.start();}
}

运行程序，我们发现什么都没有打印，

改成后台线程之后，主线程飞快执行完了，于是进程结束，t线程还没来得及执行，就完了。

是否存活 isAlive()

package thread;public class Demo7 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(() ->{System.out.println("线程开始");try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println("线程结束");});t.start();System.out.println(t.isAlive());try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println(t.isAlive());}}

我们让主线程sleep3000 ，所以当sleep3000完成之后，那么这个线程执行完毕。我们打印 System.out.println(t.isAlive());