多线程系列一：认识线程

1概念

1.1线程是什么？

一个线程就是一个执行流，每个线程之间都可以按照顺序执行自己的代码，多个线程之间同时进行着多份代码。

1.2为什么要有线程？

让并发编程成为刚需

• 单核CPU的发展遇到了瓶颈，要想提高算力，就需要多核CPU，而并发编程能更充分利用多核CPU资源
• 有些任务场景需要“等待IO”，为了让等待IO的时间能够去做一些其他工作，也需要用到并发编程
• 虽然多进程也能实现并发编程，但是线程比进程更轻量

一个进程刚启动的时候首当其冲的是内存资源，进程要把依赖的代码和数据加载到内存中，从系统分配一个内存并不是一个容易的事情，一般来说，申请内存时要指定一个大小，系统内部就把各种大小的空间内存通过一定的数据结构组织起来，实际申请时，就要去这样的空间中进行查找，找到一个合适大小的内存分配过来，如果请求很多，就要频繁的创建和释放这样的操作，这样的操作，开销比较大，其中关键的原因是资源的申请和释放，进程是资源分配的基本单位
结论：进程在进行频繁创建和销毁时，开销比较大，主要体现在资源的申请和释放

线程就是上述问题的解决方案，线程也称为“轻量化进程”，在进程的基础上做出了改进，保持了独立调度执行，同时省去分配和释放资源带来的额外开销

1.3线程和进程的区别（高频面试题！！！）

• 进程是包含线程的，每一个进程至少有一个线程存在，即主线程
• 进程和进程之间不共享内存空间，同一个进程的线程之间共享同一个内存空间
• 进程是系统分配资源的最小单位，线程是系统调度的最小单位
• 每个线程是一个独立的执行流，可执行一些代码并单独的参与到CPU的调度中
• 每个进程都有自己的资源，进程中的线程共用这一份资源
• 一个进程挂了一般不会影响到其他进程，但是一个线程挂了，可能把同进程内的其他线程一起带走，造成整个进程崩溃

PCB中有个属性是内存指针，多个线程的PCB指针指向的是同一个内存空间，这样就意味着只创建第一个线程时要从系统分配，后续的线程就不必分配，直接从前面那份资源即可，此外，文件描述符表也是共用的，也不是随便两个线程就能共享资源，把能够资源共享的这些线程分成组，称为“线程组”，线程组也就是进程的一部分

1.4内核

操作系统的内核是最核心的功能模块（管理硬件，给软件提供稳定的运行环境）我们用的应用程序有时要针对一些系统提供的软硬件进行操作的，这些操作都不是应用程序直接操作的，就要调用系统的api进一步在内核中完成这样的操作，我们用的普通的应用程序都是运行在用户态的

为什么要划分用户态和内核态？
主要目的是为了稳定，防止应用程序把硬件或软件资源搞坏了，应用程序只能调用这些api，不至于对系统或硬件设备产生太大的危害

2第一个多线程程序

class MyThread extends Thread{@Overridepublic void run() {while(true){System.out.println("hello thread");try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}
public class demo {public static void main(String[] args) {MyThread t = new MyThread();t.start();while(true){System.out.println("hello main");try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}

说明：

1. 真正运行程序，两个死循环都在执行并发线程，这两个线程就是两个独立的执行流
2. Thread直接能使用，不用导包，创建一个自己的类，继承Thread，java标准库中有一个特殊的包：java.lang默认就被导入
3. 一个进程中至少有一个线程，这个进程中的第一个线程被称为“主线程”，main方法就是主线程的入口方法
4. 线程实例才是真正的线程
5. 调用Thread的start方法，才是真正调用系统api在系统内核中创建出线程，线程就会执行上面的run方法
6. 调用start创建线程后，兵分两路，一路沿着main，一路进入到线程的run方法，各搞各的，相互独立，但是先后顺序不确定
7. 先后顺序不确定的解释：因为操作系统中有个叫调度器的模块，这个模块的实现方式是一种类似于”随机调度”的效果，随机调度也称为“抢占式执行”，给我们的线程安全问题埋下伏笔

我们可以使用jconsole命令观察线程

• 在这里，Thread-0是自己创建的线程，main是主线程

3创建线程的机种方式

3.1继承Thread类

class MyThread extends Thread{@Overridepublic void run() {while(true){System.out.println("hello thread");try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}
public class demo {public static void main(String[] args) {MyThread t = new MyThread();t.start();while(true){System.out.println("hello main");try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}

3.2匿名内部类创建Thread对象

Thread t1 = new Thread(){@Overridepublic void run() {System.out.println("使用匿名内部类创建Thread对象");}};

写{}的意思是要定义一个类，与此同时，这个新的类继承自Thread方法，此处的大括号中可以定义子类的实例，t1指向的实例并非是单纯的Thread，而是Thread子类，但是我们不知道这个类叫啥，因为是匿名的

3.3匿名内部类创建Runnable子类对象

Thread t2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("使用匿名类创建Runnable子类对象");}});

3.4lambda表达式创建Runnable子类对象

public static void main(String[] args) {Thread t3 = new Thread(()->{System.out.println("使用匿名类创建Thread子类对象");});}

lambda代替了Runnable的位置