【后端开发】JavaEE初阶—线程的理解和编程实现

前言:

🌟🌟本期讲解多线程的知识哟~~~,希望能帮到屏幕前的你。

🌈上期博客在这里:【后端开发】JavaEE初阶------计算机是如何工作的???-CSDN博客

🌈感兴趣的小伙伴看一看小编主页:GGBondlctrl-CSDN博客

目录

📚️1.引言

📚️2.线程内部原理

2.1线程的作用

2.2线程和进程的区别

2.3线程的缺点

1.引入更多的线程

2.线程冲突

[2.4 线程原理总结](#2.4 线程原理总结)

📚️3.多线程编程

3.1代码实现

3.2两个线程执行

3.3线程创建的方式

1.直接继承Thread并重写run方法

2.实现Runnable接口,重写run方法

3.继承Thread,重写run并使用匿名内部类

4.实现Runnable,重写run,使用匿名内部类

5.lambda表达式

📚️5.总结

📚️1.引言

Hello!!!家人们,小编又回来啦,上期讲解了关于计算机中的重要知识进程,后面我们讲到进程在频繁的申请和销毁时会造成系统开销很大,那么就要引入线程了,接下来本期就开始讲解关于后端开发的重要知识"多线程",开始发车了。加油加油~~~🥳🥳🥳

且听小编讲解,包你学会!!!

📚️2.线程内部原理

2.1线程的作用

线程:线程可以看做是轻量化的进程

注意: 线程既可以保持独立调度执行,满足了并发执行,并且省去了分配资源和释放资源带来的额外开销;这就使得线程较好的弥补了进程的缺点

2.2线程和进程的区别

前面用PCB来描述进程,本期用PCB来表示线程

操作系统对于"多任务的调度"本质上是对PCB进程的调度,而线程和进程属性基本一致,都有状态,优先级,记账信息等;

这两者的较大区别:

此时可以看到:每个进程要申请一个内存空间,而每一个线程都共用一个内存空间;

注意: 此时就有一个重要的属性概念:内存指针,多线程的PCB的内存指针指向的是同一个内存地址;那么在第一个线程申请了分配资过后,后面创建的线程就不用分配资源了,直接省去了资源分配带来的系统消耗;

当然除了内存空间,还有文件描述附表(操作硬盘)这也是多线程共用的;

注意:能够把资源共享的线程,分成一组叫做线程组,线程组是进程的一部分

图例如下:

注意:

在没有线程之前,进程既是分配资源的基本单位,也是调度执行的基本单位。

线程存在后,进程是资源分配的基本单位,线程是调度执行的基本单位;

对于两者有啥意义上的区别:

假如有一个桌子上有40个水果,要把这个水果吃完,就有两种方式

第一种:

第二种:

**此时就能够发现:**第一种模拟的是进程的方法,第二种模拟的是线程的方法,那么就可以发现:进程种方法在并发执行任务时会不断分配资源(就是房间),线程执行的时候,就公用一个内存空间(公用一个房间),就不会重新分配新资源;

2.3线程的缺点

1.引入更多的线程

图例如下:

此时可以看到,当我们引入更多的线程之后,他们之间会相互竞争,会造成拥挤(即抢占去吃苹果),这就会造成,引入过多的线程后,执行效率反而不高了;

结果:当线程有太多的时候,线程会相互竞争CPU资源了(CPU的核心数量是有限的),这样不但不会提升执行效率,还会增加系统调度的开销;

2.线程冲突

假如线程1和线程二看上了同一块苹果,那么就会存在两个线程之间的冲突,苹果是谁的,也不确定

结果:线程冲突,会导致代码出现逻辑上的错误即线程安全问题;

2.4 线程原理总结

1.每个线程都是一个独立的执行流,都可以单独参与到CPU的调度中去

2.每个进程都有自己的资源,进程中的线程共用这一份资源

3.进程和进程之间不会相互影响,但是进程中的线程之间,当一个线程抛出异常,其他线程会受到影响,导致整个线程异常终止

4同一个进程内的线程之间会相互影响,导致线程安全问题

5.线程不是越多越好,太多了会导致系统调度开销增大

📚️3.多线程编程

在写代码的时候可以用多进程编程,和多线程编程;但是在Java库中对应的多进程编程是没有对应API的,并且前面也讲到多线程编程在资源分配上优于多进程编程,所以就用多线程编程;

3.1代码实现

首先创建一个类去继承Thread类,这里的Thread类是由java.lang包里的,并要重写run()方法,这个方法即是线程的入口,代码如下:

java 复制代码
class mythread extends Thread{
    //重写run方法,该线程的入口方法
    @Override
    public void run(){
       
        }
    }
}

注意事项;

1.这里的方法不用调用,当线程创建好之后,JVM会自动帮我们进行调用;

2.每个进程中都有至少有一个线程,进程中的第一个线程就是主线程,所以我们的main方法就是主线程的入口;

3.Thread类本身会有一个run()方法

创建实例,调用start方法,这样才会在系统内核中创建真正的线程,代码如下:

java 复制代码
public static void main(String[] args) {
        //构造实例
        mythread t=new mythread();
        //Thread t=new Thread();
        t.start();

注意:

在实例化对象时,可以直接用mythread类,但是也可以使用Thread来接收,这就是完成了一个向上转型

这里如果直接new一个Thread的对象后,创建线程后,JVM会自动调用这个类本身的run()

我们这里简单演示一下,线程的代码和结果;

java 复制代码
public class threadDeom1 {
    public static void main(String[] args) {
        //构造实例
        //mythread t=new mythread();
        Thread t=new mythread();
        t.start();
    }
}
//写一个类继承thrad
class mythread extends Thread{
    //重写run方法,该线程的入口方法
    @Override
    public void run(){
        while (true){
            System.out.println("这是thread线程");
            //防止打印过快
            try {
                Thread.sleep(1000);
            }catch (InterruptedException e){
                throw new RuntimeException();//抛出异常
            }
        }
    }
}

注意:这里的Sleep是线程休眠的意思,1000代表的ms所以这里就是一秒,并且此时还要抛出异常,程序才能正常执行;

结果:

此时这张图只是一部分,线程会不断执行,这里小编只是截取了一小部分;

3.2两个线程执行

这里的代码如下:

java 复制代码
public static void main(String[] args) {
        //构造实例
        //mythread t=new mythread();
        Thread t=new mythread();
        t.start();
       while (true){
            System.out.println("这是main线程");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            }catch (InterruptedException e){
                throw new RuntimeException();
            }
        }
    }
}
//写一个类继承thrad
class mythread extends Thread{
    //重写run方法,该线程的入口方法
    @Override
    public void run(){
        while (true){
            System.out.println("这是thread线程");
            //防止打印过快
            try {
                Thread.sleep(1000);
            }catch (InterruptedException e){
                throw new RuntimeException();//抛出异常
            }
        }
    }

这里存在两个死循环,但是这两个输出语句仍然进行了打印,这是为什么呢???

注意:线程是两个独立的执行流,所以此处在调用start方法后,线程就有两种,一路继续沿着main方法、即主线程,另一种就是进入线程的run方法;

这里的打印顺序是不确定的,因为操作系统内核中有"调度器这一模块",即一种随机调度的效果

随机调度

一个线程什么时候被CPU调度是不确定的;

一个线程什么时候从CPU上下来,给其他线程让位也是不确定的;

上述代码输出结果:

这里大家可以多次实验一下,可以看到为第一个输出的总是main线程呢???

注意:当使用start方法后,主线程会直接向下执行,但是操作系统的内核就要根据刚才的api创建出线程来,并执行run方法;又因为创建线程也有开销(比进程小很多,但是不为0),所以会导致主线程更快;

3.3线程创建的方式

1.直接继承Thread并重写run方法

代码实现:

java 复制代码
 public static void main(String[] args) {
        //构造实例
        //mythread t=new mythread();
        Thread t=new mythread();
        t.start();
      
    }
}
//写一个类继承thrad
class mythread extends Thread{
    //重写run方法,该线程的入口方法
    @Override
    public void run(){
       
    }

注意:重写为了特定功能的展开,满足我们特定的需求;

2.实现Runnable接口,重写run方法

代码实现如下:

java 复制代码
public static void main(String[] args) {
        Runnable runnable=new mythread1();
        //实现runnable接口
        Thread t=new Thread(runnable);
        t.start();
        //第二种写法
       Thread t=new Thread(new mythread1());
       t.start();
        //第三种写法
         mythread1 mythread1=new mythread1();
        Thread t=new Thread(mythread1);
        t.start();
        
    }
}
class mythread1 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
       
    }

注意:小编这里介绍了三种写法,其实本质都是一样的,都是输入线程对象,并且在实例化对象时,一个使用了向上转型,还有一个没有使用向上转型而已;

3.继承Thread,重写run并使用匿名内部类

代码实现如下:

java 复制代码
public static void main(String[] args) {
        Thread t=new Thread(){
            public void run(){
               
            }
        };
        t.start();
        while (true){
            System.out.println("这是main线程");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            }catch (InterruptedException e){
                throw new RuntimeException();
            }
        }
    }

注意:{}中可以主要是定义子类的属性和方法,这里最主要还是进行run方法的重写;下面的死循环是为了方便进行两种线程存在执行情况;

4.实现Runnable,重写run,使用匿名内部类

代码实现如下:

java 复制代码
 public static void main(String[] args) {
        Thread t=new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
               
            }
        });
        t.start();
        while (true){
            System.out.println("这是mian线程");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            }catch (InterruptedException e){
                throw new RuntimeException();
            }
        }
    }

注意:这里Thread括号里使用的参数,是Runnable接口匿名内部类的实例,这个就像是之前在lambda表达式中,比较器的写法,这里大家可以参考一下:【数据结构】Lambda表达式的应用-CSDN博客

5.lambda表达式

代码如下:

java 复制代码
public static void main(String[] args) {
        //lambda表达式
        Thread t=new Thread(()->{
            while (true){
               
            }
        });
        t.start();
        while (true){
            System.out.println("这是main线程");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            }catch (InterruptedException e){
                throw new RuntimeException();
            }
        }
    }

注意:这里的lambda表达式中()内没有参数,其实这就是实现Runnable接口匿名内部类的一种写法,由于只有一个方法,且参数为空,所以这个括号内也就是空,并且后面的方法体就是重写run()方法;

📚️5.总结

💬💬小编本期讲解了JavaEE初阶的重要知识线程,以及和进程之间的关系,以及线程的优点和缺点,并且讲述了在编程中线程的实现,以及线程的创建的五种方式,还附上了代码供小伙伴参考参考~~~

代码上传Gitee啦: 朱海洋/Thread (gitee.com)

🌅🌅🌅~~~~最后希望与诸君共勉,共同进步!!!


💪💪💪以上就是本期内容了, 感兴趣的话,就关注小编吧。

😊😊 期待你的关注~~~

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