java----day26(多线程)

多线程

• 多线程介绍

进程：进程指正在运行的程序。确切的来说，当一个程序进入内存运行，即变成一个进程，进程是处于运行过程中的程序，并且具有一定独立功能。

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

• 程序运行原理

• 分时调度

所有线程轮流使用 CPU，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。

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的一个核而言，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。

• 主线程

回想我们以前学习中写过的代码，当我们在dos命令行中输入java空格类名回车后，启动JVM，并且加载对应的class文件。虚拟机并会从main方法开始执行我们的程序代码，一直把main方法的代码执行结束。如果在执行过程遇到循环时间比较长的代码，那么在循环之后的其他代码是不会被马上执行的。如下代码演示：

//未使用线程，语句按顺序执行
class Demo{
	String name;
	Demo(String name){
		this.name = name;
	}
	void show()	{
		for (int i=1;i<=10000 ;i++ )		{
			System.out.println("name="+name+",i="+i);
		}
	}
}

class ThreadDemo {
	public static void main(String[] args) 	{
	    Demo d = new Demo("小强");
        Demo d2 = new Demo("旺财");
		d.show();		
		d2.show();
		System.out.println("Hello World!");
	}
}

若在上述代码中show方法中的循环执行次数很多，这时在d.show();下面的代码是不会马上执行的，并且在dos窗口会看到不停的输出name=小强,i=值，这样的语句。为什么会这样呢？

原因是：jvm启动后，必然有一个执行路径(线程)从main方法开始的，一直执行到main方法结束，这个线程在java中称之为主线程。当程序的主线程执行时，如果遇到了循环而导致程序在指定位置停留时间过长，则无法马上执行下面的程序，需要等待循环结束后能够执行。

那么，能否实现一个主线程负责执行其中一个循环，再由另一个线程负责其他代码的执行，最终实现多部分代码同时执行的效果？

能够实现同时执行，通过Java中的多线程技术来解决该问题。

• Thread类

创建新执行线程有两种方法。

1. 一种方法是将类声明为 Thread 的子类。该子类应重写 Thread 类的 run 方法。创建对象，开启线程。run方法相当于其他线程的main方法。
2. 另一种方法是声明一个实现 Runnable 接口的类。该类然后实现 run 方法。然后创建Runnable的子类对象，传入到某个线程的构造方法中，开启线程。

• 创建线程方式一继承Thread类

创建线程的步骤：

1 定义一个类继承Thread。

2 重写run方法。

3 创建子类对象，就是创建线程对象。

4 调用start方法，开启线程并让线程执行，同时还会告诉jvm去调用run方法。

多线程的内存图解

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。

当执行线程的任务结束了，线程自动在栈内存中释放了。但是当所有的执行线程都结束了，那么进程就结束了

获取线程名称

1. Thread.currentThread()获取当前线程对象
2. Thread.currentThread().getName();获取当前线程对象的名称

来主线程的名称：main；自定义的线程：Thread-0，线程多个时，数字顺延。如Thread-1......

进行多线程编程时，不要忘记了Java程序运行是从主线程开始，main方法就是主线程的线程执行内容。

• 创建线程方式—实现Runnable接口

创建线程的另一种方法是声明实现 Runnable 接口的类。该类然后实现 run 方法。然后创建Runnable的子类对象，传入到某个线程的构造方法中，开启线程

• 创建线程的步骤。

1、定义类实现Runnable接口。

2、覆盖接口中的run方法。。

3、创建Thread类的对象

4、将Runnable接口的子类对象作为参数传递给Thread类的构造函数。

5、调用Thread类的start方法开启线程。

public class MyRunnable implements Runnable{

	//定义线程要执行的run方法逻辑
	@Override
	public void run() {
		
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			System.out.println("我的线程：正在执行！"+i);
		}
	}
}

实现Runnable接口，避免了继承Thread类的单继承局限性。覆盖Runnable接口中的run方法，将线程任务代码定义到run方法中。

创建Thread类的对象，只有创建Thread类的对象才可以创建线程。线程任务已被封装到Runnable接口的run方法中，而这个run方法所属于Runnable接口的子类对象，所以将这个子类对象作为参数传递给Thread的构造函数，这样，线程对象创建时就可以明确要运行的线程的任务。

实现Runnable接口避免了单继承的局限性，所以较为常用。实现Runnable接口的方式，更加的符合面向对象，线程分为两部分，一部分线程对象，一部分线程任务。继承Thread类，线程对象和线程任务耦合在一起。一旦创建Thread类的子类对象，既是线程对象，有又有线程任务。实现runnable接口，将线程任务单独分离出来封装成对象，类型就是Runnable接口类型。Runnable接口对线程对象和线程任务进行解耦。

• 线程的匿名内部类使用

使用线程的内匿名内部类方式，可以方便的实现每个线程执行不同的线程任务操作

new Thread() {
			public void run() {
				for (int x = 0; x < 40; x++) {
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()
							+ "...X...." + x);
				}
			}
		}.start();

线程池

• 线程池概念

线程池，其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，无需反复创建线程而消耗过多资源。

我们详细的解释一下为什么要使用线程池？

在java中，如果每个请求到达就创建一个新线程，开销是相当大的。在实际使用中，创建和销毁线程花费的时间和消耗的系统资源都相当大，甚至可能要比在处理实际的用户请求的时间和资源要多的多。除了创建和销毁线程的开销之外，活动的线程也需要消耗系统资源。如果在一个jvm里创建太多的线程，可能会使系统由于过度消耗内存或“切换过度”而导致系统资源不足。为了防止资源不足，需要采取一些办法来限制任何给定时刻处理的请求数目，尽可能减少创建和销毁线程的次数，特别是一些资源耗费比较大的线程的创建和销毁，尽量利用已有对象来进行服务。

线程池主要用来解决线程生命周期开销问题和资源不足问题。通过对多个任务重复使用线程，线程创建的开销就被分摊到了多个任务上了，而且由于在请求到达时线程已经存在，所以消除了线程创建所带来的延迟。这样，就可以立即为请求服务，使用应用程序响应更快。另外，通过适当的调整线程中的线程数目可以防止出现资源不足的情况。

• 使用线程池方式--Runnable接口

通常，线程池都是通过线程池工厂创建，再调用线程池中的方法获取线程，再通过线程去执行任务方法。        

• Executors：线程池创建工厂类
  • public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：返回线程池对象
• ExecutorService：线程池类
  • Future<?> submit(Runnable task)：获取线程池中的某一个线程对象，并执行
• Future接口：用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。线程池创建与使用
• 使用线程池中线程对象的步骤：

1. 创建线程池对象
2. 创建Runnable接口子类对象
3. 提交Runnable接口子类对象
4. 关闭线程池

• 使用线程池方式—Callable接口
• Callable接口：与Runnable接口功能相似，用来指定线程的任务。其中的call()方法，用来返回线程任务执行完毕后的结果，call方法可抛出异常。
• ExecutorService：线程池类
  • <T> Future<T> submit(Callable<T> task)：获取线程池中的某一个线程对象，并执行线程中的call()方法
• Future接口：用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。线程池创建与使用
• 使用线程池中线程对象的步骤：

1. 创建线程池对象
2. 创建Callable接口子类对象
3. 提交Callable接口子类对象
4. 关闭线程池

总结

创建线程的方式

方式1，继承Thread线程类

• 步骤

1. 自定义类继承Thread类
2. 在自定义类中重写Thread类的run方法
3. 创建自定义类对象(线程对象)
4. 调用start方法，启动线程，通过JVM，调用线程中的run方法

方式2，实现Runnable接口

• 步骤

1. 创建线程任务类 实现Runnable接口
2. 在线程任务类中 重写接口中的run方法
3. 创建线程任务类对象
4. 创建线程对象，把线程任务类对象作为Thread类构造方法的参数使用

调用start方法，启动线程，通过JVM，调用线程任务类中的run方法