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Java多线程与JUC

news 2025/6/28 14:23:04

        首先要弄明白一点，Java的线程不等于操作系统级别的线程，Java创建的线程是Java虚拟机管理的，是对底层操作系统线程的封装。提供了统一的API，屏蔽了不同操作系统的差异性。

操作系统级别的线程是由操作系统内核直接管理和调度的实体。它们是 CPU 调度的基本单位。

现代 JVM 实现中，一个 Java 线程通常对应一个操作系统级别的线程，即所谓的 1:1 线程模型。常见实现方式：

  • 在 HotSpot JVM（Oracle JDK / OpenJDK）中，每个 Java Thread 对象最终都会映射到一个操作系统的原生线程（native thread）。
  • 这些原生线程由操作系统进行调度，JVM 负责对其进行管理（比如启动、阻塞、唤醒等）。

C语言创建的线程，才是真正意义上的操作系统上的线程。但是C语言在类Unix使用pThread来创建线程，但是在Windows使用的是Win32 API。所以C语言不具备跨平台性，而Java创建线程，无论是什么操作系统，都是调用同一个API，只是JVM版本不同，所以Java可以跨平台。

一个运行的JVM实例，对应一个操作系统级别的进程，一个JVM进程，里面可能有多个线程。

        在Java中，线程名和线程ID是Java虚拟机（JVM）内部的概念，主要用于在Java应用程序内标识和区分不同的线程。通过Thread.currentThread().getName()可以获取当前线程的名字，而通过Thread.currentThread().getId()可以获得一个唯一标识该线程的ID。

然而，这些名称和ID与操作系统层面的线程名和ID并不直接对应或相同。具体来说：

线程ID：每个Java线程都有一个在JVM范围内唯一的ID，但这个ID与操作系统的线程ID（通常可以在操作系统的进程管理工具中看到）是不同的。操作系统为每个线程分配的ID是在OS级别唯一的，且它们属于更低级别的实现细节。
  
线程名：你可以给Java中的线程设置名字，这对于调试和日志记录非常有用。但是，这个名字与操作系统给线程指定的名字无关。实际上，在很多情况下，操作系统并不会为单独的线程分配特定的“名字”，而是依赖于进程ID和线程ID来管理和识别线程。

因此，虽然Java提供了一种方便的方式来命名和识别线程，但这些信息主要是为了在JVM和你的Java代码之间使用，并不直接反映到操作系统的线程命名和标识机制上。如果你需要查看底层的操作系统线程信息，可能需要使用操作系统特定的工具或者API，比如Linux下的ps -T -p <PID>命令，或者Windows的任务管理器等，同时结合JVM提供的关于线程映射的信息来进行分析。

1. 进程与线程

进程：进程是程序基本运行的实体。

线程：线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

启动一个JVM实例=启动一个进程

JVM同时提供多个服务=多线程 

为什么要有多线程？

因为CPU处理数据的速度太快了，等待内存IO的时间或者等待磁盘的IO时间，远远大于CPU处理数据的时间，而这个等待时间，CPU完全可以去处理别的线程任务。

2. 并发和并行

并发：在同一时刻，有多个指令在单个CPU上交替执行。

并行：在同一时刻，有多个指令在多个CPU上同时执行。

电脑常见的参数：

  • 2核4线程
  • 4核8线程
  • ...
  • 32核64线程

表示的是一台电脑同时能够运行xxx个线程。

3. 多线程的三种实现方式

3.1 继承Thread类的方式

  1. 自定义一个类继承Thread
  2. 重写run方法
  3. 创建子类的对象，并调用start方法启动线程
// 1. 创建一个MyThread类继承Thread
public class MyThread extends Thread{// 2. 重写run方法@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 100; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName());}}
}
public class Main {public static void main(String[] args) {// 3. 创建子类对象MyThread myThread01 = new MyThread();MyThread myThread02 = new MyThread();// 4. 调用子类对象的start方法开启线程myThread01.start();myThread02.start();}
}

结果是myThread01和myThread02交替执行

3.2 实现Runnable接口的方式

  1. 自己定义一个类实现Runnable接口
  2. 重写里面的run方法
  3. 创建自己类的对象
  4. 创建一个Thread类的对象，将自己类传进入
public class MyRun implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);}}
}
public class Main {public static void main(String[] args) {// 创建任务对象MyRun myRun = new MyRun();// 创建线程对象, 并将myRun任务传递到t1Thread t1 = new Thread(myRun);// 开启线程t1.start();}
}

3.3 利用Callable接口和FutureTask接口方式

无论是继承Thread类创建多线程，还是实现Runnable接口实现多线程，都没有返回值，如果想获得线程的返回值，就要使用这种方式。

1. 创建一个类MyCallable实现Callable接口并重写call方法

2. 创建MyCallable对象

3. 创建FutureTask对象

4. 创建Thread类对象

// 1. 创建一个MyCallable类, 实现Callable接口
public class MyCallable implements Callable<Integer> {@Overridepublic Integer call() throws Exception {int sum = 0;for (int i = 0; i <= 100; i++) {sum += i;}return sum;}
}
public class Main {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {MyCallable myCallable = new MyCallable();FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(myCallable);Thread t1 = new Thread(futureTask);t1.start();Integer result = futureTask.get();System.out.println(result);}
}

4. 线程的常用方法

5. 线程池Executors

线程池 主要核心原理：

  1. 创建一个池子，池子是空的
  2. 提交任务时，池子会创建新的线程对象，任务执行完毕，线程归还给池子，下次再次提交任务时，不需要创建新的线程，直接复用已有的线程即可。
  3. 但是如果提交任务时，池子中没有空闲线程，也无法创建新的线程，任务就会排队等待。

线程池代码实现：

Executors工具类：线程池的工具类，该工具类提供了很多静态方法，返回不同类型的线程池对象。属于JUC包

1. 创建线程池

 // 1. 创建一个大小为5的线程池, 默认是懒加载的(任务来了才会创建线程)
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);

2. 提交任务

// 2. 提交任务
pool.submit(new MyRun());

3. 所以的任务全部执行完毕，关闭线程池

// 3. 销毁线程池
pool.shutdown();

整理代码：

（1）实现Runnable接口

public class MyRun implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);}}
}

（2）创建线程池，提交任务

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class Main {public static void main(String[] args) {// 1. 创建一个大小为5的线程池, 默认是懒加载的(任务来了才会创建线程)ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);// 2. 提交任务pool.submit(new MyRun());// 3. 销毁线程池pool.shutdown();}
}

6. 自定义线程池ThreadPoolExecutor

自动一的ThreadPoolExecutor有七个参数

import java.util.concurrent.*;public class Main {public static void main(String[] args) {// 1. 自定义线程池ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(3, // 核心线程数量,不能小于06, // 最大线程数量，不能小于060, // 空闲线程最大存活时间TimeUnit.SECONDS, // 时间单位new LinkedBlockingQueue<>(3), // 任务队列Executors.defaultThreadFactory(), // 创建线程工厂new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 任务拒绝策略);// 2. 提交任务pool.submit(new MyRun());}
}

自定义线程池原理：

  1. 创建一个空的池子
  2. 有任务提交时，线程池会创建线程去执行任务，执行完毕归还线程

不断的提交任务时，会有以下三个临界点：

  1. 当核心线程满时，再提交任务就会排队
  2. 当核心线程满，队伍满时，会创建临时线程
  3. 当核心线程满，队伍满，临时线程满，会触发任务拒绝策略。
http://www.lryc.cn/news/576132.html

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