java 线程二 多线程

线程简介

Process与Thread

• 说起进程，就不得不说下程序。程序是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。

• 而进程则是执行程序的一次执行过程，它是一个动态的概念。是系统资源分配的单位

• 通常在一个进程中可以包含若干个线程，当然一个进程中至少有一个线程，不然没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的的单位。

• 注意:很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指有多个cpu，即多核，如服务器。如果是模拟出来的多线程，即在一个cpu的情况下，在同一个时间点，cpu只能执行一个代码，因为切换的很快，所以就有同时执行的错局。

核心概念

• 线程就是独立的执行路径;

• 在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc线程

• main()称之为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序;

• 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能认为的干预的。

• 对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制;

• 线程会带来额外的开销，如cpu调度时间，并发控制开销。

• 每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致

线程创建(重点)

Thread class

-> 继承Thread类

1. 自定义线程类继承Thread类

2. 重写run()方法，编写线程执行体

3. 创建线程对象，调用start()方法启动线程

• 线程不一定立即执行，由CPU调度执行

public class TestThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看书：Page"+(i+1));
        }
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程对象
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
        //调用start()方法开启线程
        testThread1.start();
        //两条线程交替执行，可以把主线程的执行次数调多一点，就比较容易观察
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在执行代码：line"+(i+1));
        }
    }
}

继承Thread类

• 子类继承Thread类具备多线程能力

• 启动线程:子类对象. start()

• 不建议使用:避免OOP单继承局限性

Runnable 接口

-> 实现Runnable 接口

1. 定义MyRunnable类实现Runnable接口

2. 实现run()方法，编写线程执行体

3. 创建线程对象，调用start()方法启动线程

• 推荐使用Runnable对象，因为Java单继承的局限性

public class TestThread3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看书：Page"+(i+1));
        }
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        //创建runnable接口的实现类对象
        TestThread3 testThread3 = new TestThread3();
        //创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程代理
//        Thread thread = new Thread(testThread3);
//        thread.start();
        //以上两行可以简化为：
        new Thread(testThread3).start();
​
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在执行代码：line"+(i+1));
        }
    }
}

实现Runnable接口

• 实现接口Runnable具有多线程能力

• 启动线程:传入目标对象+Thread对象.start()

• 推荐使用:避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

案例：并发抢票

//多个线程同时操作同一个对象
//多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱
public class TestThread4 implements Runnable{
    private int ticketNums = 10;
​
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (ticketNums<=0){
                break;
            }
            //模拟延时
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了第"+ticketNums--+"票");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        TestThread4 ticket = new TestThread4();
        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"老师").start();
        new Thread(ticket,"黄牛").start();
    }
}

案例：龟兔赛跑

//模拟龟兔赛跑
public class Race implements Runnable{
​
    private static String winner;
​
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            //模拟兔子休息
            if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&&i%10==0){
                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //判断是否结束
            boolean flag = ganeOver(i);
            //如果比赛结束，停止程序
            if (flag){
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"步");
        }
    }
    //判断是否完成比赛
    public boolean ganeOver(int steps){
        if (winner!=null){
            return true;
        }else {
            if (steps==100){
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("winner is "+winner);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        Race race = new Race();
        new Thread(race,"兔子").start();
        new Thread(race,"乌龟").start();
    }
}

Callable 接口

-> 实现Callable 接口 (目前只用了解)

1. 实现Callable接口，需要返回值类型

2. 重写call方法，需要抛出异常

3. 创建目标对象

4. 创建执行服务:ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);

5. 提交执行:Future<Boolean> result1 = ser.submit(t1);

6. 获取结果: boolean r1 = result1.get()

7. 关闭服务: ser.shutdownNow();

好处：

1. 可以定义返回值

2. 可以抛出异常