第21章 java线程(1)-线程初步

java线程(1)-线程初步

1.并行和并发

并行和并发是即相似又有区别：

并行：指两个或者多个事件在同一时刻点发生。

并发：指两个或多个事件在同一时间段内发生

在操作系统中，并发性是指在一段事件内宏观上有多个程序在同时运行，但是单CPU系统中，每一时刻仅能有一道程序执行。故微观上这些程序只能是分时交替执行

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，从宏观角度上理解是并行运行的，但是从微观角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

2.理解进程和线程

进程和线程：

进程是指一个内存中运行中的应用程序，每一个进程都有自己独立的一块内存空间，一个应用程序可以同启动多个进程。

大多数的时候，操作系统都不需要一个进程方法其他进程的空间，也就是说进程之间的通信是很不方便的。此时我们引入“线程”这门技术，来解决这个问题

线程是指进程中一个执行任务，一个进程可以同时并发运行多个线程，如：多线程下载软件。

多任务系统：该系统可以运行多个进程，一个进程可以执行多个任务，一个进程可以包含多个线程

一个进程至少有一个线程，为了提高效率，可以在一个进程中开启多个执行任务，即多线程

多进程：操作系统中同时运行的多个程序

多线程：在同一个进程中同时运行的多个任务

在操作系统中允许多个任务，每一个任务就是一个进程，每一个进程也可以同时执行多个任务，每一个任务就是线程

进程和线程的区别：

进程：有独立的内存空间，进程中的数据存放空间（堆空间和栈空间）是独立的，至少有一个线程

线程：堆空间是共享的，栈空间是独立的，线程消耗的资源也比进程小，相互之间可以影响的，又称为轻型进程或进程元

因为一个进程中的多个线程是并发的，那么从微观角度来考虑也是有先后顺序的，那么哪一个线程执行完全取决于CPU调度器（JVM来调度），程序员是控制不了的

我们可以把线程并发性看做是多个线程在瞬间抢CPU资源，谁抢到了资源谁就运行，这也就造成了多线程的随机性

java程序的进程里至少包含主线程和垃圾回收线程（后台线程）

线程调度：

计算机通常只有一个CPU时，在任意时刻只能执行一条计算机指令，每一个进程只有获取CPU的使用权才能执行指令。所谓多进程并发性，从宏观上来看，其实就是各个进程轮流获得CPU的使用权，分别执行各自的任务

那么，在可运行池中，会有多个线程处理就绪状态等到CPU，JVM就负责了线程的调度

JVM采用的是抢占式调度，没有采用分时调度，因此可能造成多线程执行结果的随机性。

3.多线程的优势

多线程作为一种多任务，并发的工作方法，当然有其存在的优势：

1.进程之前不能共享内存，而线程之间共享内存（堆内存）则很简单

2.系统创建进程时需要为该进程重新分配系统资源，创建线程则代价小的多，因此实现多任务并发时，多线程效率更高

3.java语言本身内置多线程功能的支持，而不是单纯作为底层系统的调度方式，从而简化了多线程编程

4.创建一个简单的多线程

在java代码中如何去运行一个进程：

方式1：Runtime类的exec方法

方式2：ProcessBuilder的start方法

//在java中如何开启一个进程：运行记事本程序
public class ProcessDemo{
	public static voild main(String[] args) throws Exception{
	//方式1：使用Runtime类的exec方法
	Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
	runtime.exce("notepad");
	//方式2：使用ProcessBuilder的start方法
	ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("notepad");
	pb.start();
}
}

5.使用继承方式和实现方式创建并启动线程

创建和启动线程，传统有两种方法：

方式1：继承Thread类

方式2：实现Runnable接口

线程类：Thread类(java.lang.Thread)和Thread的子类才能称之为线程类（API有详细例子）

方式1：继承Thread类

步骤：

1.定义一个类A继承于java.lang.Thread类

2.在Ａ类中覆盖Thread类中的run方法

3.我们在run方法中编写需要执行的操作->run方法里的线程执行体

4.在main方法(线程)中，创建线程对象，并启动线程

创建线程类： A类 a = new A类();

调用线程对象的start方法，a.start();//启动一个线程

注意：千万不要调用run方法，如果调用run方法，好比是对象调用方法，依然还是只有一个线程，并没有开启新的线程.

方式1：继承Thread类

//计算大于某一规定值的质数的线程可以写成：
//1.定义Thread的集成类
class PrimeThread extends Thread{
	long mainPrime;
	public PrimeThread(long mainPrime){
		this.mainPrime = mainPrime;
	}

	public void run(){
		//TODO
	}
}

//2.调用线程类.创建并启动一个线程
PrimeThread p = new PrimeThread(143);
p.start();//注意是调用start方法

方式2：实现Runnable接口

步骤：

1.定义一个类A继承于java.lang.Thread类

2.在Ａ类中覆盖Thread类中的run方法

3.我们在run方法中编写需要执行的操作->run方法里的线程执行体

4.在main方法(线程)中，创建线程对象，并启动线程

创建线程类： Thread(Runnable target);//分配新的Thread对象

调用线程对象的start方法，a.start();//启动一个线程

//方式2,是声明实现 Runnable 接口的类
class PrimeRun implements Runable{
	long mainPrime;
	public PrimeRun(long mainPrime){
		this.mainPrime = mainPrime;
	}

	public void run(){
		//TODO
	}
}

//创建并启动一个线程：
PrimeRun p = new PrimeRun(143);
Thread t = new Thread(p);
t.start();
//每个线程都有一个标识名，多个线程可以同名。如果线程创建时没有指定标识名，就会为其生成一个新名称。

6.使用匿名内部类来创建线程

只适用于某一个类只适用一次的情况。

匿名内部类其实就是把5中步骤1，2，3放在4中写，例如创建一个Runnable接口的匿名内部类，上面的改成：

new Thread(new Runnable(){
	public void run(){
		//TODO
	}
}).start();

通过继承方式的内部类也是可以这样写的，写的时候就不用声明继承了，直接在{}里面写run()方法就可以了。

new Thread(){
	public void run(){
		//TODO
	}
}.start();

这种方式用的比较少

7.案例

我们写一个案例来具体说明：

需求：有50个苹果，请三个小朋友来吃，A,B,C三个人可以同时吃苹果，用多线程来实现

分析：

可以先定义线程对象，然后启动线程

方法：

可以用我们上面的两种方法来实现

方式1：使用继承Thread方法

但是下面类型创造出来多线程会每个线程都吃50个苹果

/**
 * 用继承方法来完成吃苹果的多线程需求
 */
//创建一个线程类
class Person extends Thread{
    private int num = 50;

    //构造器，调用Thread的方法赋值
    public Person(String name){
        super(name);
    }

    public void run(){
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            if (num > 0){
                System.out.println(super.getName()+"吃了编号为"+ num-- +"的苹果");
            }
        }
    }
}

public class AppleExtends {
    public static void main(String[] args) {
        //创建桑个线程
        new Person("小A").start();
        new Person("小B").start();
        new Person("小C").start();
    }
}

方式2：使用实现Runnable方式来实现

class Apple implements Runnable{
    private int num = 50;

    public void run(){
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            if (num > 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"吃了编号为"+ num-- +"的苹果");
            }
        }
    }
}

public class appleImplements {
    public static void main(String[] args) {
        //创建桑个线程
        Apple a = new Apple();
        new Thread(a,"小A").start();
        new Thread(a,"小B").start();
        new Thread(a,"小C").start();
    }
}

两种方式的区别分析：

继承方式：

1.java中类是单继承的，如果继承了Thread了，该类就不能再有其他的直接父类了

2.从操作上分析，继承方式更简单，获取线程名字也简单(操作上，更简单)

3.从多线程共享一个资源上分析，继承方式不能做到共享

实现接口方式：

1.java中类可以多实现接口，此时该类还可以继承其他类，并且还可以实现其他接口(设计上更优雅)

2.从操作上分析，实现方式稍微复杂点，获取线程名字也稍微复杂，得使用Thread.currentThread()来获取当前线程的引用，使用Thread.currentThread().getname()来获取当前线程的名字

3.从多线程共享一个资源分析，实现方式可以做到共享