并发编程快速入门
1、線程與進程的區別
進程是所有線程的集合,每一個線程是進程中的一條執行路徑。
比方:通過查看 windows 任務管理器中的列表,我們可以把運行在內存中的 exe 文件理解成進程,進程是受操作系統管理的基本運行單元。
2、為什么要使用多線程?
主要體現在多線程提高程序效率,但是需要注意,并不是使用了多線程就一定能提升性能,有的情況反而會降低性能。
多線程應用場景:
2.1、避免阻塞
我們知道,在我們單線程中,代碼是順序執行的,如果前面的操作發生了阻塞,那么就會影響到后面的操作,這時候可以采用多線程,可以理解成異步調用;其實前端里的 ajax 就是一個很好地例子,默認 ajax 是開啟異步的,調用時瀏覽器會啟一個新的線程,不阻塞當前頁面的正常操作;
2.2、避免CPU空轉
以http server為例,如果只用單線程響應HTTP請求,即處理完一條請求,再處理下一條請求的話,CPU會存在大量的閑置時間;
因為處理一條請求,經常涉及到RPC、數據庫訪問、磁盤IO等操作,這些操作的速度比CPU慢很多,而在等待這些響應的時候,CPU卻不能去處理新的請求,因此http server的性能就很差;
所以很多web容器,都采用對每個請求創建新線程來響應的方式實現,這樣在等待請求A的IO操作的等待時間里,就可以去繼續處理請求B,對并發的響應性就好了很多 。
3、多線程常見的兩種創建方式
3.1、繼承Thread類,重寫run方法
/*** author: niceyoo* blog: https://cnblogs.com/niceyoo* desc:*/ public class ThreadDemo {public static void main(String[] args) {System.out.println("-----多線程創建開始-----");/* 1.創建一個線程*/CreateThread createThread = new CreateThread();/* 2.開始執行線程 注意 開啟線程不是調用run方法,而是start方法*/System.out.println("-----多線程創建啟動-----");createThread.start();System.out.println("-----多線程創建結束-----");} }class CreateThread extends Thread {/*run方法中編寫 多線程需要執行的代碼*/@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i< 10; i++) {System.out.println("i:" + i);}} }打印結果:
-----多線程創建開始----- -----多線程創建啟動----- -----多線程創建結束----- i:0 i:1 i:2 i:3 i:4 i:5 i:6 i:7 i:8 i:9線程調用 start() 方法后,代碼并沒有從上往下執行,而是有一條新的執行分支。
注意:畫圖演示多線程不同執行路徑。
3.2、實現Runnable接口,重寫run方法
/*** author: niceyoo* blog: https://cnblogs.com/niceyoo* desc:*/ class CreateRunnable implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i< 10; i++) {System.out.println("i:" + i);}} }public class ThreadDemo2 {public static void main(String[] args) {System.out.println("-----多線程創建開始-----");/* 1.創建一個線程 */CreateRunnable createThread = new CreateRunnable();/* 2.開始執行線程 注意 開啟線程不是調用run方法,而是start方法 */System.out.println("-----多線程創建啟動-----");Thread thread = new Thread(createThread);thread.start();System.out.println("-----多線程創建結束-----");} }打印結果:
-----多線程創建開始----- -----多線程創建啟動----- -----多線程創建結束----- i:0 i:1 i:2 i:3 i:4 i:5 i:6 i:7 i:8 i:9使用繼承Thread類還是使用實現Runnable接口好?
使用實現Runnable接口好,繼承方式的擴展性不強,java總只支持單繼承,如果一個類繼承Thread就不能繼承其他的類了。
4、守護線程
java 中有兩種線程,一種是用戶線程,一種是守護線程。
-
用戶線程:指用戶自定義創建的線程,主線程停止,用戶線程不會停止。
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守護線程:當前進程不存在或主線程停止,守護進程也會被停止。
如何使用守護線程?
只需要調用 setDaemon(true) 方法即可設置為守護線程。
/*** author: niceyoo* blog: https://cnblogs.com/niceyoo* desc:*/ public class DaemonThread {public static void main(String[] args) {Thread thread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {while (true) {try {Thread.sleep(100);} catch (Exception e) {}System.out.println("我是子線程...");}}});thread.setDaemon(true);thread.start();for (int i = 0; i < 10; i++) {try {Thread.sleep(100);} catch (Exception e) {}System.out.println("我是主線程");}System.out.println("主線程執行完畢!");} }運行結果:
... 我是主線程 我是子線程... 我是主線程 主線程執行完畢!從運行結果看到,main函數執行完了,守護線程也跟著停止了。
5、多線程運行狀態
線程從創建、運行到結束,總是處于下面五個狀態之一:
新建狀態、就緒狀態、運行狀態、阻塞狀態以及死亡狀態。
5.1、新建狀態
當用new操作符創建一個線程時, 例如new Thread?,線程還沒有開始運行,此時線程處在新建狀態。 當一個線程處于新生狀態時,程序還沒有開始運行線程中的代碼
5.2、就緒狀態
一個新創建的線程并不自動開始運行,要執行線程,必須調用線程的start()方法。當線程對象調用start()方法即啟動了線程,start()方法創建線程運行的系統資源,并調度線程運行run()方法。當start()方法返回后,線程就處于就緒狀態。
處于就緒狀態的線程并不一定立即運行run()方法,線程還必須同其他線程競爭CPU時間,只有獲得CPU時間才可以運行線程。因為在單CPU的計算機系統中,不可能同時運行多個線程,一個時刻僅有一個線程處于運行狀態。因此此時可能有多個線程處于就緒狀態。對多個處于就緒狀態的線程是由Java運行時系統的線程調度程序(thread scheduler)來調度的。
5.3、運行狀態
當線程獲得CPU時間后,它才進入運行狀態,真正開始執行run()方法.
5.4、阻塞狀態
線程運行過程中,可能由于各種原因進入阻塞狀態:
5.5、死亡狀態
有兩個原因會導致線程死亡:
為了確定線程在當前是否存活著(就是要么是可運行的,要么是被阻塞了),需要使用 isAlive() 方法。如果是可運行或被阻塞,這個方法返回true; 如果線程仍舊是new狀態且不是可運行的, 或者線程死亡了,則返回false.
6、join()方法的作用
在多線程中也是有執行的優先級的,所謂的優先級,就是cpu是否格外關注這位小兄弟,優先級越大,自然獲得的好處就越多。
當在主線程當中執行到 小弟.join() 方法時,就認為主線程應該把執行權讓給 小弟。
舉一個例子:
創建一個線程,如何讓子線程執行完畢后,主線程才能執行呢?
public class ThreadDemo3 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {Thread.sleep(10);} catch (Exception e) {}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "i:" + i);}}});t1.start();/* 當在主線程當中執行到t1.join()方法時,就認為主線程應該把執行權讓給t1 */t1.join();for (int i = 0; i < 10; i++) {try {Thread.sleep(10);} catch (Exception e) {}System.out.println("main" + "i:" + i);}} }打印結果:
Thread-0i:0 Thread-0i:1 Thread-0i:2 Thread-0i:3 Thread-0i:4 Thread-0i:5 Thread-0i:6 Thread-0i:7 Thread-0i:8 Thread-0i:9 maini:0 maini:1 maini:2 maini:3 maini:4 maini:5 maini:6 maini:7 maini:8 maini:97、優先級
雖然上邊在介紹 join 方法時提到了優先級,但是在使用 join() 方法后,該線程卻變成了完全主導,這或許并不是你想要的結果。
現代操作系統基本采用時分的形式調度運行的線程,線程分配得到的時間片的多少決定了線程使用處理器資源的多少,也對應了線程優先級這個概念。在JAVA線程中,通過一個int priority來控制優先級,范圍為1-10,其中10最高,默認值為5。下面是源碼(基于1.8)中關于priority的一些量和方法。
class PrioritytThread implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().toString() + "---i:" + i);}} }public class ThreadDemo4 {public static void main(String[] args) {PrioritytThread prioritytThread = new PrioritytThread();Thread t1 = new Thread(prioritytThread);Thread t2 = new Thread(prioritytThread);t1.start();/* 注意設置了優先級, 不代表每次都一定會被執行。 只是CPU調度會有限分配 */t1.setPriority(10);t2.start();} }打印結果:
Thread[t1,10,main]---i:0 Thread[t1,10,main]---i:1 Thread[t1,10,main]---i:2 Thread[t1,10,main]---i:3 Thread[t1,10,main]---i:4 Thread[t1,10,main]---i:5 Thread[t1,10,main]---i:6 Thread[t1,10,main]---i:7 Thread[t1,10,main]---i:8 Thread[t1,10,main]---i:9 Thread[t2,5,main]---i:0 Thread[t2,5,main]---i:1 Thread[t2,5,main]---i:2 Thread[t2,5,main]---i:3 Thread[t2,5,main]---i:4 Thread[t2,5,main]---i:5 Thread[t2,5,main]---i:6 Thread[t2,5,main]---i:7 Thread[t2,5,main]---i:8 Thread[t2,5,main]---i:97、常見的面試題
進程與線程的區別?
答:進程是所有線程的集合,每一個線程是進程中的一條執行路徑。
為什么要用多線程?
答:提高程序效率
多線程創建方式?
答:繼承Thread或Runnable 接口。
使用繼承Thread類還是使用實現Runnable接口好?
答:實現Runnable接口好,繼承方式的擴展性不強,java總只支持單繼承,如果一個類繼承Thread就不能繼承其他的類了。
你在哪里用到了多線程?
答:主要能體現到多線程提高程序效率。
舉例:分批發送短信。
8、最后總結
我們了解了什么是線程,線程是一條執行路徑,每個線程互不影響;
了解了什么是多線程,多線程在一個線程中,有多條不同的執行路徑,并行執行,目的為了提高程序效率。
了解了線程創建常見的兩種方式:繼承Thread類實現run方法,或者實現Runnable接口。
事實上,實際開發中這兩種方式并不常見,而是使用線程池來進行管理。
了解了線程的幾種狀態,新建、就緒、運行、阻塞、死亡。
了解了線程里面也是有優先級的,用數值1-10來記錄,默認是5,最大是10,通過調用 setPriority(10) 來設置優先級,需要一提的是,并不是優先級越大就一定要先執行完,只是優先執行完的概率要大。
我創建了一個java相關的公眾號,用來記錄自己的學習之路,感興趣的小伙伴可以關注一下微信公眾號哈:niceyoo
總結
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