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JavaEE-＞多线程1

news 2025/6/18 17:10:48

一、进程

1.什么是进程

2.内存分配 - 内存管理

3.进程中通信

4.多进程

二、线程

1.什么是线程

2.线程的优势

3.进程与线程的区别（常见面试题）

三、Java中的线程

1.如何用Java创建一个线程

2.第一个多线程程序

3.用run()方法执行线程

4.面试题

5.使用jConsole.exe查看JVM中线程的状态

6.创建线程的另一种方式（Runnable）

7.例子

8.通过创建Thread匿名内部类的方式创建线程

9.通过创建Runnable接口的匿名内部类的方式来创建一个线程

10.通过Lambda表达式创建一个线程(推荐方式)

四、多线程的优势

1.单线程

2.分别两个线程

五、Thread类及常见的方法

1.Thread的常见构造方法

2.为线程起一个名字

3.获取线程名

4.Thread的几个常见属性

5.设置为后台进程

6.线程是否存活

7.线程中断

7.1通过共享的标记来进⾏沟通

7.2调⽤ interrupt() ⽅法来通知

1.sleep状态处理中断

2.正常执行状态下中断线程

8.等待一个线程

六.线程的状态

1.观察线程状态

2.观察线程中所有的状态

3.线程状态和状态转移的意义

一、进程

1.什么是进程

操作系统：
1.对下（硬件）管理更多计算机设备
2.对上（软件）为各种软件提供一个稳定运行环境

描述进程：进程控制块（PCB）
1.PID（标识系统中正在运行的进程）
2.内存指针：程序运行之前操作系统会为它分配一份有效的内存空间
3.文件描述符表（集合）：程序运行起来需要访问一些文件资源，操作系统负责为程序分配资源
4.进程的状态：就绪，阻塞
5.进程的优先级：哪个进程利用CPU资源更多（不太准）
6.进程的上下文：保存上下文（读档），恢复上下文（存档）
7.进程的统计信息：统计每个进程在CPU上的运行时间和次数

进程的组织方式：
通过一个双向链表组织PCB
1.创建一个进程就是把PCB加入到链表中
2.销毁一个进程就是把PCB从链表中删除
3.查看所有的进程遍历是遍历双向链表

进程是操作系统中的一个核心单位
运行的程序在操作系统中以进程的形式存在
进程是分配资源的最小单位

2.内存分配 - 内存管理

程序运行时会分配内存空间

操作系统为了防止野指针，使用了虚拟内存来规避这个现象

通过内存管理单元（MMU）的方式来实现

3.进程中通信

目前，主流操作系统提供的进程通信机制有如下：
1.管道
2.共享内存
3.文件
4.网络
5.信号量
6.信号

4.多进程

多进程可以充分利用CPU资源区处理一些复杂的业力，从而提升业务的处理效率

串行：一个接一个的执行
并发：一会干这件事，一会干那件事
并行：一边干那件事，一边干那件事，真正意义上的同时执行

二、线程

1.什么是线程

通过多线程的方式可以提高程序处理任务的效率，创建线程的个数，根据CPU逻辑处理器的数据量来作为参考

2.线程的优势

1.线程的创建速度比进程快
2.线程的销毁速度比进程快
3.线程的CPU调度的速度比进程快

进程与进程之间，涉及的各种资源彼此之间不受影响，也就是说进程与进程之间之间是相互独立的
一个进程内线程之间是容易受到影响的

3.进程与线程的区别（常见面试题）

进程中包含线程，至少有一个主线程
进程是申请资源的最小单位
线程是CPU调度的最小单位
线程共享进程申请来的所有资源
一个线程如果崩溃了，就会影响整个进程

三、Java中的线程

1.如何用Java创建一个线程

线程：轻量级的进程，操作系统的概念

操作系统提供了一些API共程序员使用，每个操作系统提供的API都不同
API：（Application Programming Interface 应用程序编程接口）别人写好的一些函数方法，直接使用就行
Java对不同操作系统的API进行了封装
Thread类（标准库里的线程类）

2.第一个多线程程序

public class My_Thread {public static void main(String[] args) {//初始化自定义线程MyThread01 myThread01 = new MyThread01();//运行这个线程myThread01.start(); //启动线程，申请操作系统中的PCB，启动线程之后一个JAVA的Thread对象和 //操作系统中的PCB相对应}
}//自定义一个线程类，继承JDK中的Thread类
class MyThread01 extends Thread {@Overridepublic void run() {while (true) {//可以不停的处理任务System.out.println("hello my thread...");}}
}

1.操作系统中的PCB
2.JAVA中的线程，Thread类的一个对象，是对PCB的一个抽象
两者不是一个概念

JAVA创建一个线程对象 ---> JVM调用系统的API ----> 创建系统中的线程（参与CPU的调度）

package demo3;public class My_Thread02 {public static void main(String[] args) {//初始化自定义线程MyThread02 myThread02 = new MyThread02();//启动线程,创建PCB,参与CPU调度myThread02.start();//主线程中的任务while (true) {try {//休眠1000毫秒Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("hello main thread...");}}
}class MyThread02 extends Thread {@Overridepublic void run() {while (true) {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println("hello my thread...");}}
}
//两个死循环可以同时进行，互不干扰

线程的执行顺序并没有什么规律，这个和CPU的调度有关，由于CPU调度是 "抢占式" 执行的，所以哪个线程当前占用CPU资源是不确定的

3.用run()方法执行线程

public class My_Thread02 {public static void main(String[] args) {//初始化自定义线程MyThread02 myThread02 = new MyThread02();//启动线程,创建PCB,参与CPU调度
//        myThread02.start();myThread02.run(); // 只是JAVA对象的一个方法而已//主线程中的任务while (true) {try {//休眠1000毫秒Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("hello main thread...");}}
}class MyThread02 extends Thread {@Overridepublic void run() {while (true) {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println("hello my thread...");}}
}

因为run()方法没有结束，程序只会卡在run()方法中

4.面试题

Thread类的start()和run()方法之间的区别：
1.start()方法，真实的申请系统线程PCB，从而开启一个线程，参与CPU调度
2.run()方法，定义线程时指定线程要执行的任务，如果调用，只是Java的一个普通方法而已

5.使用jConsole.exe查看JVM中线程的状态

6.创建线程的另一种方式（Runnable）

public class My_Thread03 {public static void main(String[] args) {//创建Runnable的实例MyRunnable01 myRunnable01 = new MyRunnable01();//创建线程Thread thread = new Thread(myRunnable01);//启动线程, 创建PCB, 参与CPU调度thread.start();//主线程中的任务while (true) {try {//休眠1000毫秒Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("hello main thread...");}}
}//单独定义了线程的任务  和线程类和业务解耦 让两行代码尽量分离，以便在后面修改代码的时候相互之间的 //影响最小化
class MyRunnable01 implements Runnable {// 实现具体的任务@Overridepublic void run() {while (true) {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("hello my runnable...");}}
}

7.例子

需求：两条生产皮鞋的生产线，一双皮鞋2金币
一条生产皮鞋的生产线，一个皮鞋5金币

三个线程，两个任务

public class My_Thread04 {public static void main(String[] args) {//实例化任务对象MyRunnable01 myRunnable01 = new MyRunnable01();  // 皮屑MyRunnable02 myRunnable02 = new MyRunnable02();  // 皮包//创建线程对象Thread thread01 = new Thread(myRunnable01);  // 皮鞋1Thread thread02 = new Thread(myRunnable01);  // 皮鞋2Thread thread03 = new Thread(myRunnable02);  // 皮包thread01.start();thread02.start();thread03.start();}
}class MyRunnable01 implements Runnable {@Overridepublic void run() {while (true) {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("生产皮鞋 , 金币 + 2....");}}
}class MyRunnable02 implements Runnable {@Overridepublic void run() {while (true) {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("生产皮包 , 金币 + 5....");}}
}

多个线程执行同一个任务就用Runnable的方式
如果中有一个线程，用Thread和Runnable都可以

8.通过创建Thread匿名内部类的方式创建线程

public class My_Thread05 {public static void main(String[] args) {Thread thread = new Thread() {@Overridepublic void run() {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("通过Thread匿名内部类的方式创建线程....");}};//启动线程thread.start();}
}
//通过Thread匿名内部类的方式创建线程....

9.通过创建Runnable接口的匿名内部类的方式来创建一个线程

public class My_Thread06 {public static void main(String[] args) {//匿名内部类, RunnableThread thread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("匿名内部类, Runnable....");}});// 启动线程thread.start();}
}
//匿名内部类, Runnable....

10.通过Lambda表达式创建一个线程(推荐方式)

public class My_Thread07 {public static void main(String[] args) {Thread thread = new Thread(() -> System.out.println("通过Lambda表达式创建线程...."));// 启动线程thread.start();}
}
//通过Lambda表达式创建线程....

四、多线程的优势

执行自增两轮10亿次

1.单线程

public class Text01 {//大数可以使用_分隔符private static long count = 10_0000_0000l;public static void main(String[] args) {//串行serial();}private static void serial() {// 记录开始时间long begin = System.currentTimeMillis();long a = 0l;for (int i = 0; i < count; i++) {a++;}long b = 0l;for (int i = 0; i < count; i++) {b++;}// 记录结束时间long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("串行时间耗时：" + (end - begin));}
}
//串行时间耗时：591

2.分别两个线程

public class Text01 {//大数可以使用_分隔符private static long count = 10_0000_0000l;public static void main(String[] args) {//串行serial();//并行concurrency();}private static void concurrency() {//记录开始时间long begin = System.currentTimeMillis();//分别定义两个线程，各自执行累加操作//第一个线程Thread thread1 = new Thread(() -> {long a = 0l;for (long i = 0; i < count; i++) {a++;}});//启动thread1线程thread1.start();//第二个线程Thread thread2 = new Thread(() -> {long b = 0l;for (long i = 0; i < count; i++) {b++;}});//启动thread2线程thread2.start();//记录结束时间long end  = System.currentTimeMillis();System.out.println("并行执行耗时：" + (end - begin));}private static void serial() {// 记录开始时间long begin = System.currentTimeMillis();long a = 0l;for (int i = 0; i < count; i++) {a++;}long b = 0l;for (int i = 0; i < count; i++) {b++;}// 记录结束时间long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("串行时间耗时：" + (end - begin));}
}
//串行时间耗时：572
//并行执行耗时：0  （虚假的时间）

public class Text01 {//大数可以使用_分隔符private static long count = 10_0000_0000l;public static void main(String[] args) {//串行serial();//并行concurrency();}private static void concurrency() {//记录开始时间long begin = System.currentTimeMillis();//分别定义两个线程，各自执行累加操作//第一个线程Thread thread1 = new Thread(() -> {long a = 0l;for (long i = 0; i < count; i++) {a++;}});//启动thread1线程thread1.start();//第二个线程Thread thread2 = new Thread(() -> {long b = 0l;for (long i = 0; i < count; i++) {b++;}});//启动thread2线程thread2.start();//等待thread1和thread2执行完成try {thread1.join();thread2.join();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//记录结束时间long end  = System.currentTimeMillis();System.out.println("并行执行耗时：" + (end - begin));}private static void serial() {// 记录开始时间long begin = System.currentTimeMillis();long a = 0l;for (int i = 0; i < count; i++) {a++;}long b = 0l;for (int i = 0; i < count; i++) {b++;}// 记录结束时间long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("串行时间耗时：" + (end - begin));}
}
//串行时间耗时：575
//并行执行耗时：190

通过多线程可以明显提高效率，并行耗时是串行一半多一点的时间

并不是任何时候多线程的效率都要比单线程的效率要高，但任务量很少的时候，单线程的效率可能会比多线程更高（创建线程本身也会有一定的系统开销，这个开销没有创建进程的开销大两个线程在CPU调度也需要一定的时间）

五、Thread类及常见的方法

1.Thread的常见构造方法

可以线程起一个名字，目的是为了程序员以后方便调度程序 (默认的线程名是thread-0,N>=0)

2.为线程起一个名字

public class Text02 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {while (true) {System.out.println("hello thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});//启动t1t1.start();//指定线程名Thread t2 = new Thread(() -> {while (true) {System.out.println("我是一个有名字的线程...");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "我是一个线程");//启动t2t2.start();}
}

3.获取线程名

public class Text02 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {while (true) {//获取线程对象Thread thread = Thread.currentThread();System.out.println(thread.getName() + " hello thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();;}}});//启动t1t1.start();//指定线程名Thread t2 = new Thread(() -> {while (true) {//获取线程对象Thread thread = Thread.currentThread();System.out.println(thread.getName() + " 我是一个有名字的线程...");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "我是一个线程");//启动t2t2.start();}
}

通过类 + 方法 + 线程的方式可以明确记录某一个线程所产生的日志：

public class Text02 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {while (true) {//获取线程对象Thread thread = Thread.currentThread();System.out.println(thread.getName() + " hello thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});//启动t1
//        t1.start();//指定线程名Thread t2 = new Thread(() -> {while (true) {//获取类名String cName = Text02.class.getName();//获取当前执行的方法名String mName = Thread.currentThread().getStackTrace()[1].getMethodName();//获取线程对象Thread thread = Thread.currentThread();//获取线程名String tName = thread.getName();//                System.out.println(thread.getName() + " 我是一个有名字的线程...");System.out.println("当前类：" + cName + ", 当前方法：" + mName + ", 当前线程：" + tName);try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "我是一个线程");//启动t2t2.start();}
}
//当前类：demo3.Text02, 当前方法：lambda$main$1, 当前线程：我是一个线程
//当前类：demo3.Text02, 当前方法：lambda$main$1, 当前线程：我是一个线程
//当前类：demo3.Text02, 当前方法：lambda$main$1, 当前线程：我是一个线程
//当前类：demo3.Text02, 当前方法：lambda$main$1, 当前线程：我是一个线程
//当前类：demo3.Text02, 当前方法：lambda$main$1, 当前线程：我是一个线程
//当前类：demo3.Text02, 当前方法：lambda$main$1, 当前线程：我是一个线程

4.Thread的几个常见属性

Thread是Java中的类 --> 创建的Thread对象 --> 调用start()方法 --> JVM调用系统API生成一个PCB --> 与Thread对象一一对应

Thread对象与PCB所处的环境不同，所以他们的生命周期也不同

public class Text03 {public static void main(String[] args) {Thread thread = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 我还活着");Thread.sleep(1 * 1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}// 退出循环System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 我即将死去");});System.out.println(thread.getName()+ ": ID: " + thread.getId());System.out.println(thread.getName()+ ": 名称: " + thread.getName());System.out.println(thread.getName()+ ": 状态: " + thread.getState());System.out.println(thread.getName()+ ": 优先级: " + thread.getPriority());System.out.println(thread.getName()+ ": 后台线程: " + thread.isDaemon());System.out.println(thread.getName()+ ": 活着: " + thread.isAlive());System.out.println(thread.getName()+ ": 被中断: " + thread.isInterrupted());// 启动线程，申请真正的PCB，参与CPU调度thread.start();while (thread.isAlive()) {
//            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
//                    + ": 状态: " + thread.getState());}System.out.println(thread.getName()+ ": 状态: " + thread.getState());}
}
//Thread-0: ID: 30                 系统分配
//Thread-0: 名称: Thread-0
//Thread-0: 状态: NEW              线程对象已创建
//Thread-0: 优先级: 5              不太准
//Thread-0: 后台线程: false         不是后台，即前台
//Thread-0: 活着: false            PCB已经销毁或者没有创建
//Thread-0: 被中断: false
//Thread-0: 我还活着
//Thread-0: 我还活着
//Thread-0: 我还活着
//Thread-0: 我还活着
//Thread-0: 我还活着
//Thread-0: 我还活着
//Thread-0: 我还活着
//Thread-0: 我还活着
//Thread-0: 我还活着
//Thread-0: 我还活着
//Thread-0: 我即将死去
//Thread-0: 状态: TERMINATED        线程结束

5.设置为后台进程

public class Text04 {public static void main(String[] args) {Thread thread = new Thread(() -> {while (true) {System.out.println("hello thread...");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});//设置为后台线程thread.setDaemon(true);  // 注释掉程序就不会停止//启动thread.start();System.out.println("线程是否存活：" + thread.isAlive());System.out.println("main 方法执行完成");}
}
//hello thread...
//线程是否存活：true
//main 方法执行完成

设置为后台线程之后，main方法执行完成之后，整个程序就退出了，子程序也就自动结束了

如果是前台线程，子程序不会受main方法的影响，会一直运行下去

创建线程时默认是前台线程
前台线程可以阻止进程的进出
后台进程不阻止进程的退出