java多线程基础

2021-01-09 本文已影响0人程序员点点

多线程是java基础中不可或缺的一块内容，本文主要介绍java线程使用方法，线程同步，线程状态及基本方法；
在这里我们先概述下什么是线程及线程和进程的区别：

一个进程我们可以理解为一个“执行中的程序”，它有着自己独立的代码及数据空间，进程的上下文切换（CPU从一个进程切换到另一个进程，线程上下文切换同理）有较大开销，一个进程中包含一个或多个线程；

线程是程序执行流的最小单元，它和与它同属一个进程的其他线程共享进程资源，每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC)，线程切换开销小

如同操作系统可以同时执行多个程序（多进程）一样，一个进程也可以有多个顺序流在执行，称为多线程；

Java的多线程可以两种方式来实现

继承Thread类
实现runnable接口

继承Thread类

eg:

public class Thread1 extends Thread {

  private String name;

  public Thread1(String name) {
      this.name = name;
  }

  public void run() {
      for (int i = 0; i < 5; i++) {
          System.out.println(name + "运行 : " + i);
          try {
              //避免该线程独占进程所有CPU资源
              Thread.sleep((int) Math.random() * 10);
          } catch (InterruptedException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
   }
}

调用方法：

public static void main(String[] args) {

    Thread1 t1 = new Thread1("线程1");
    Thread1 t2 = new Thread1("线程2");
    t1.start();
    t2.start();

}

运行结果如下：

运行结果

此处需注明，当Java程序启动时会，jvm会同时启动两个线程：main和GC，主线程main在main()函数被调用时创建，随着两个对象的start()方法，另外两个线程也启动了，但是此时只是将线程置为可运行状态，并非立即执行，什么时候执行线程由操作系统决定；
由执行结果可看出，线程的执行并非顺序的，因此，只有乱序执行的代码才有必要设计为多线程。
Thread.sleep()方法调用目的是不让当前线程独自霸占该进程所获取的CPU资源，以留出一定时间给其他线程执行的机会。否则有一定机会出现的结果是：

不调用sleep()，线程独占进程资源
我们可以看到，由于没有调用sleep()方法，线程1首先被执行且一直占用资源，直到线程1结束，线程2才开始执行，当然，这里只是有机会出现这个结果，实际上所有的多线程代码执行顺序都是不确定的，每次执行的结果都是随机的。
但是如果此时一个线程start()方法被多次调用则会出现异常信息
eg:
Thread1 t1 = new Thread1("线程1"); Thread1 t2 = new Thread1("线程2"); t1.start(); t1.start();
或者
Thread1 t1 = new Thread1("线程1"); Thread1 t2 = t1; t1.start(); t2.start();
则会出现如下结果：

线程start()被重复调用

此时我们便有了第二种方法实现多线程

实现Runnable接口

eg:

public class Thread2 implements Runnable {

    private String name;

    public Thread2(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
      for (int i = 0; i < 5; i++) {
        System.out.println(name + "运行： " + i);
        try {
            Thread.sleep((int) Math.random() * 10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
      }
    }
}

调用方法：

public static void main(String[] args) {

    Thread t1 = new Thread(new Thread2("线程1"));
    Thread t2 = new Thread(new Thread2("线程2"));

    t1.start();
    t2.start();
}

运行结果如下：

运行结果

Thread2这个类通过实现Runnable接口来实现了多线程，run()方法是多线程程序的一个约定。所有的多线程代码都在run方法里面。Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。
在启动的多线程的时候，需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnable target) 构造出对象，然后调用Thread对象的start()方法来运行多线程代码。
实际上所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此，不管是扩展Thread类还是实现Runnable接口来实现多线程，最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的，熟悉Thread类的API是进行多线程编程的基础。所以直接调用run()方法而不是调用start()并不能实现多线程。

Thread和Runnable的区别

如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话，则很容易的实现资源共享

线程状态转换

1、新建状态（New）：新创建了一个线程对象。
2、就绪状态（Runnable）：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取CPU的使用权。
3、运行状态（Running）：就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码。
4、阻塞状态（Blocked）：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：
（一）、等待阻塞：运行的线程执行wait()方法，JVM会把该线程放入等待池中。
（二）、同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池中。
（三）、其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。
5、死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

java多线程基础

继承Thread类

实现Runnable接口

Thread和Runnable的区别

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