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Java多线程详解（1）

news 2025/8/2 15:21:30

一、认识线程

1.1、什么是进程

进程是操作系统对一个正在运行的程序的一种抽象，换言之，可以把进程看做程序的一次运行过程；同时，在操作系统内部，进程又是操作系统进行资源分配的基本单位。

1.2、什么是线程

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”执行着多份代码。

1.3、为什么要有线程

（1）“并发编程”成为“刚需”
1、要想提升算力，就需要多核CPU，而并发编程更能充分利用多核CPU资源。
2、为了让等待IO的时间能去做其他事情，也需要并发编程
（2）线程比进程更轻量
1、创建线程比创建进程更快
2、销毁线程比销毁进程更快
3、调度线程比调度进程更快

1.4、进程和线程的区别

1、进程中包含线程，每一个进程都至少有一个线程
2、进程是申请系统资源的最小单位
3、线程是系统调度的最小单位
4、线程之间共享进程申请的系统资源
5、一个线程如果崩溃，就会影响整个进程

二、线程的创建方式

（1）继承Thread类

继承Thread来创建一个线程类

class MyThread extends Thread{@Overridepublic void run() {System.out.println("创建线程方法1...");}
}

创建MyThread类的实例

MyThread t1=new MyThread();

调用start()方法启动线程

t1.start();

（2）实现Runnable接口

实现Runnable接口

class MyRunnable implements Runnable{@Overridepublic void run() {System.out.println("创建线程方法2...");}
}

创建Thread类实例，调用Thread的构造方法时将Runnable对象作为参数

Thread t2=new Thread(new MyRunnable());

调用start()方法

t2.start();

（3）使用匿名内部类创建Thread子类对象

Thread t3=new Thread(){@Overridepublic void run() {System.out.println("创建线程方法3...");}
};

（4）匿名内部类创建Runnable子类对象

Thread t4=new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("创建线程方法4...");}
});

（5）lambda表达式

Thread t5 = new Thread(()->{System.out.println("创建线程方法5...");
});

三、多线程的优势

多线程的优势：增加运行速度
示例：分别使用func1()和func2()计算对a和b累加和累减1000000000次的时间，其中func1()串行累加，func2()使用线程并行累减，比较串行和并行的时间

public class Test01 {private static long count=1000000000;private static long a=0;private static long b=0;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {func1();func2();}//串行private static void func1(){//记录func1()开始运行的时间long begin=System.currentTimeMillis();//对a累加for(long i=0;i<count;i++){a++;}//对b累加for(long i=0;i<count;i++){b++;}//记录func1()完成累加后的时间long end=System.currentTimeMillis();System.out.println("串行运行时间："+(end-begin));}//并行private static void func2() throws InterruptedException {//记录func2()开始运行的时间long begin=System.currentTimeMillis();//用线程对a累减Thread t1 = new Thread(()->{for(long i=0;i<count;i++){a--;}});//用线程对b累减Thread t2 = new Thread(()->{for(long i=0;i<count;i++){b--;}});//启动线程t1和t2t1.start();t2.start();//等待线程t1和t2运行完成t1.join();t2.join();//记录func2()完成累减后的时间long end=System.currentTimeMillis();System.out.println("并行运行时间："+(end-begin));}
}

其运行结果如下：
在这里插入图片描述
由此可见，当任务量偏大时，使用多线程确实效率更高

注意：（1）不是任何时候多线程的效率都比单线程高，当任务量很小时，单线程效率可能比多线程高（2）创建线程本身也有一定的系统开销，这个开销没有创建进程的大（3）线程在CPU上调度也需要时间

四、Thread类及常见方法

1、常见构造方法

（1）Thread()(说明：创建线程对象)
（2）Thread(Runnable target)(说明：使用Runnable对象创建线程对象)
（3）Thread(String name)(说明：创建线程对象，并命名)
（4）Thread(Runnable target，String name)（说明：使用Runnable对象创建线程对象，并命名）

2、几个常见属性

在这里插入图片描述
注意：关于后台进程，JVM会在一个进程的所有非后台线程结束后，才会结束运行

3、启动一个线程 - start()

调用start()方法，才真的在操作系统的底层创建出一个线程

4、中断一个线程

方法一：自定义一个标志位，通过修改这个标志位，通知线程中断

public class Dome_Thread03 {//定义一个标志位static boolean isQuit=false;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(()->{while(!isQuit){System.out.println("hello thread...");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}System.out.println("线程结束...");});//启动线程t1.start();//休眠5秒Thread.sleep(5000);//更改标志位isQuit=true;}
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述

方法二：使用interrupt()方法来通知（注意：调用interrupt()方法时，如果线程在运行状态，直接中断线程，不会报异常，符合程序预期，如果线程在等待状态，就会报一个中断异常，要在异常处理代码块中进行中断逻辑实现）

public class Dome_Thread04 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(()->{while(!Thread.currentThread().isInterrupted()){System.out.println("hello thread...");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {System.out.println("休眠被中断...");throw new RuntimeException(e);}}System.out.println("线程已退出...");});System.out.println("线程是否存活："+t1.isAlive());//启动线程t1.start();Thread.sleep(1000);System.out.println("线程是否存活："+t1.isAlive());//中断线程t1.interrupt();//等待线程销毁Thread.sleep(100);//查看线程是否存活System.out.println("线程是否存活："+t1.isAlive());}
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述

5、等待一个线程 - join()

有时我们需要等一个线程完成工作后才进行下一步工作，这时就需要用到join()
在这里插入图片描述

6、获取当前线程引用 -Thread.currentThread()

示例：

public class Test02 {public static void main(String[] args) {//获取当前线程Thread t=Thread.currentThread();//打印当前线程名字System.out.println(t.getName());}
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述

7、休眠当前线程 - Thread.sleep()

注意：当sleep括号里面仅有一个参数时，时间单位为毫秒，有两个参数时，第一个参数为毫秒，第二个参数为纳秒

五、线程的状态

首先看一下线程的全部状态：

public class Dome_Thread06 {public static void main(String[] args) {for(Thread.State state:Thread.State.values()){System.out.println(state);}}
}

其运行结果如下：
在这里插入图片描述
其各自代表的含义如下：
（1）NEW：表示创建好了一个Java线程对象，安排好了任务，但还没有启动（没有调用start()方法之前是不会创建PCB的，和PCB没有任何关系）
（2）RUNNABLE：运行+就绪的状态，在执行任务时最常见的状态之一，在系统中有对应PCB
（3）BLOCKED：等待锁的状态，阻塞的一种
（4）WAITING：没有等待时间，一直死等，直到被唤醒
（5）TIMED_WAITING：指定了等待时间的阻塞状态，过时不候
（6）TERMINATED：结束，完成状态，PCB已经销毁，但是Java线程对象还在