【Java学习笔记】线程基础

线程基础

一、基本概念

1. 程序

是为完成特定任务,用某种语言编写的一组指令的集合(即代码)

2. 进程

(1)进程是程序的一次执行过程,或是正在运行的一个程序,是动态过程(有它自身的产生,存在和消亡的过程)

(2)进程的启动会占用相应的资源(CPU、内存等)

(3)通俗理解:进程是指运行的程序,启动一个程序(打开一个软件)的过程就是启动一个进程,关闭程序的过程就是进程的消亡过程

3. 线程

(1)线程是由进程创建的,是进程的一个实体

(2)一个进程可以拥有多个线程

(3)举例:百度网盘同时下载多个文件,这就是多线程

4. 单线程

同一个时刻,只允许执行一个进程

5. 多线程

同一个时刻,可以执行多个线程(举例:QQ 可以同时打开多个聊天窗口)

6. 并发

(1)同一个时刻,多个任务交替执行,造成一种 " 貌似同时 " 的错觉

(2)实例:单核 CPU 实现的多任务就是并发

解释:由一个 CPU 来回切换任务,然后执行,这个过程很迅速

7. 并行

(1)同一个时刻,多个任务同时执行,多喝 CPU 可以实现并行,并发和并行

(2)实例:多个 CPU 同时存在,每个 CPU 执行自己的进程

注意:每个 CPU 也可以实现并发

8. 创建线程的两种方法

继承 Thread 类,重 run 方法

实现 Runnable 接口,重写 run 方法


二、继承 Thead 类

代码示例

java 复制代码
package Thread;

public class main {
    public static void main(String[] args) {
        a a = new a();
        a.start();
        int i = 0;
        while (true) {
            System.out.println("main " + ++i + "--->" + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (i == 5) {
                break;
            }
        }
    }
}

class a extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (true) {
            System.out.println("hello " + ++i + "--->" +  Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (i == 10) {
                break;
            }
        }
    }
}

运行结果

java 复制代码
main 1--->main
hello 1--->Thread-0
main 2--->main
hello 2--->Thread-0
hello 3--->Thread-0
main 3--->main
main 4--->main
hello 4--->Thread-0
main 5--->main
hello 5--->Thread-0
hello 6--->Thread-0
hello 7--->Thread-0
hello 8--->Thread-0
hello 9--->Thread-0
hello 10--->Thread-0

代码分析

(1)sleep()方法会抛出异常,需要用 try - catch 包裹

(2)关系:sleep()方法休眠的单位是毫秒,1000 毫秒=1 秒

(2)获取线程名称的方法:Thread.currentThread().getName()

问题:为什么调用 start()方法可以调用 run()方法,而不是直接调用 run()方法?

(1)真正启动线程的是 start()方法,而不是 run()方法,run()方法是普通方法,会造成线程阻塞

start()方法的底层探究

1. 首先 start()方法会调用 start0()方法

2. start0()方法是native方法,由 JVM 机调用

3. 何时启动线程还需根据其他依据综合考虑

(2)如调用 run()方法,并不会启动线程,而是等 run()方法执行完之后才会启动 main 方法的调用

java 复制代码
public class main {
    public static void main(String[] args) {
        a a = new a();
        a.run();
        int i = 0;
        while (true) {
            System.out.println("main " + ++i + "--->" + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (i == 5) {
                break;
            }
        }
    }
}

class a extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (true) {
            System.out.println("hello " + ++i + "--->" +  Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (i == 10) {
                break;
            }
        }
    }
}

运行结果

java 复制代码
hello 1--->main
hello 2--->main
hello 3--->main
hello 4--->main
hello 5--->main
hello 6--->main
hello 7--->main
hello 8--->main
hello 9--->main
hello 10--->main
main 1--->main
main 2--->main
main 3--->main
main 4--->main
main 5--->main

结论:这里 run()方法的线程名就是 main,即调用 run()方法并没有启动线程

注意:主线程的结束并不会导致进程的结束,需要等到所有线程都执行完成进程才会退出


三、实现 Runnable 接口

引出:由于 Java 是单继承机制,如果类继承了其他类,这个时候可以通过实现接口的方式创建线程

1. 代码示例

java 复制代码
package Thread;

public class main {
    public static void main(String[] args) {
        a a = new a();
        Thread thread = new Thread(a);
        thread.start();
        int i = 0;
        while (true) {
            System.out.println("main " + ++i + "--->" + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (i == 5) {
                break;
            }
        }
    }
}

class a implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (true) {
            System.out.println("hello " + ++i + "--->" +  Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (i == 10) {
                break;
            }
        }
    }
}

运行结果

java 复制代码
main 1--->main
hello 1--->Thread-0
main 2--->main
hello 2--->Thread-0
hello 3--->Thread-0
main 3--->main
main 4--->main
hello 4--->Thread-0
hello 5--->Thread-0
main 5--->main
hello 6--->Thread-0
hello 7--->Thread-0
hello 8--->Thread-0
hello 9--->Thread-0
hello 10--->Thread-0

代码分析

(1)实现了 Runnable 接口,但是这个接口中并没有 start()方法,不可以直接调用

(2)通过把 a 对象作为参数传入构造器中,调用构造器创建 Thread 对象,调用 Thread 对象的 start()方法

2. 问题:为什么调用 Thread 的 start()方法就可以调用 a 类的 run()方法?

回答:底层采用了静态代理模式

理解:既然 Runnable 接口没有 start()方法,那就借助 Thread 类,让它来实现 start()方法(体现代理)

3. 模拟 Thread 类,理解实现原理

java 复制代码
public class main {
    public static void main(String[] args) {
        test test = new test();
        Thread_proxy thread_proxy = new Thread_proxy(test);
        thread_proxy.start();
    }
}

class Thread_proxy implements Runnable{

    private Runnable target = null;

    // 构造器
    public Thread_proxy(Runnable target) {
        this.target = target;
    }

    // 实现 run() 方法
    @Override
    public void run() {
        if(target != null){
            target.run();
        }
    }

    public void start(){
        start0();
    }

    public void start0(){
        run();
    }
}

class test implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("调用了 test 类的 run() 方法");
    }
}

代码分析

(1)创建 Thread_proxy 类,实现 Runnable()接口,模拟 Thead 类

(2)创建 test 类,实现 Runnable()接口

(3)在主函数中创建 Thread_proxy 对象,在构造器中传入 test 对象,调用 Thread_proxy 对象的 start()方法来启动线程

底层分析

1. 为什么可以传入 test?

因为 test 是实现了 Runnable 接口的一个类,根据接口的多态,接口类型可指向实现该接口的类对象

2. 如何实现调用 test 类的 run()方法的?

(1)thread_proxy 调用 start()方法,最终调用 start0()方法,该方法调用该类中的 run()方法

(2)此时 target 不为空(target 指向了传入的 test 对象),根据动态绑定机制,这个时候会调用 test 类的 run()方法

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