JavaSE 学习笔记06丨并发

Chapter 12. 并发

12.1 并发与并行

• 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，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，而这个分时交替运行的时间是非常短的。

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，从宏观角度上理解线程是并行运行的，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。

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。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。

12.2 线程与进程

• 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（即一个程序运行后至少有一个进程）；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。

  

• 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。一个进程中是可以有多个线程的（即一个进程中至少有一个线程），这个应用程序也可以称之为多线程程序。

  

  同一进程中的线程共享其进程中的内存（堆内存、方法区内存，但栈内存不共享，因为一个线程一个栈）和资源。

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（体现出线程随机性），Java使用的是抢占式调度。大部分操作系统都支持多进程并发运行，几乎都支持同时运行多个程序。但实际上，CPU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，某个时刻只能指向一个线程，而CPU的在多个线程间切换速度十分块。

12.3 创建线程

12.3.1 继承Thread类以创建线程

Java使用 java.lang.Thread 类代表线程，所有线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。每个线程实际上就是顺序执行一段代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流，如下创建并启动多线程：

一、定义子类，覆写方法：

定义Thread类的子类，并覆写该类的run()方法（它代表线程需完成的任务，故称之为线程执行体）。

对于Thread类，其构造方法有：

• public Thread()
• public Thread(String name)：以指定名字name创建新的线程对象
• public Thread(Runnable target)：带有指定目标target创建新的线程对象
• public Thread(Runnable target, String name)：创建一个带有指定目标target且指定名字为name的线程对象。

自定义线程类举例如下：

public class MyThread extends Thread{
    public MyThread(String name){ //构造方法，指定线程名称
        super(name); //需要调用父类Thread的String参数的构造方法，以指定线程名称
    }
    @Override
    public void run(){
        for(int i = 0; i < 10; i++){
            System.out.println(getName() + ":" + i);
        }
    } //覆写run方法，完成该线程执行的逻辑
}

二、创建实例，启动线程：

创建线程，即创建了线程对象。接着调用线程对象的start方法以启动该线程。

对于Thread类，其常用方法有：

• public String getName()：获取当前线程名称。
• public void start()：使该线程开始执行，JVM调用此线程的run方法。
• public void run()：此线程要执行的任务在此处定义。
• public static void sleep(long millis)：使当前正在执行的线程以执行毫秒数millis暂停（暂时停止执行）。
• public static Thread currentThread()：返回对当前正在执行的线程对象的引用。

测试类举例如下：

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("这里是main线程");
        MyThread mt = new MyThread("另一条新线程"); //创建自定义线程对象
        mt.start(); //开启新线程
        for(int i = 0; i < 10; i++){
            System.out.println("main线程：" + i);
        }
    }
}

Java中，每个程序运行至少启动2个线程（main线程，及垃圾收集线程）。

12.3.2 实现Runnable接口以创建线程

对于java.lang.Runnable，我们只需覆写其run方法即可。

一、定义实现类，覆写方法：

定义Runnable接口的实现类，并覆写该接口的run方法（该方法体同样为该线程的线程执行体）

举例如下：

public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run(){
        for(int i = 0; i < 20; i++)
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
    }
}

二、创建实例，启动线程

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（对应于Thread的构造方法Thread(Runnable target)），注意，该Thread对象才是真正的线程对象。接着，调用线程对象的start()来启动线程。

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable mr = new MyRunnable();
        Thread t = new Thread(mr, "另一线程");
        t.start();
        for(int i = 0; i < 20; i++){
            System.out.println("主线程" + i);
        }
    }
}

Runnable对象仅作为Thread对象的target，Runnable实现类包含的run方法仅作为线程执行体，而实际的线程对象仍是Thread实例，只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。

相比于直接继承Thread类，实现Runnable接口所具有的优势：

1. 多个相同的程序代码的线程能够共享同一资源；
2. 避免Java中的单继承的局限性；
3. 增加程序的健壮性，实现解耦操作，代码能被多个线程共享，代码与线程独立；
4. 线程池只能放入实现Runnable或Callable类线程，不能放入直接继承Thread的类；

12.3.3 匿名内部类方式 创建线程

使用匿名内部类的方式实现Runnable接口，覆写Runnable接口中的run方法，举例如下：

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable r = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for(int i = 0; i < 20; i++)
                    System.out.println("另一线程:"+i);
            }
        };
        new Thread(r).start();
        for(int i = 0; i < 20; i++){
            System.out.println("main线程:" + i);
        }
    }
}

多线程这一模块的知识，暂时先学到这，咕一咕。