【后端开发】JavaEE初阶—线程的理解和编程实现

前言：

🌟🌟本期讲解多线程的知识哟~~~，希望能帮到屏幕前的你。

🌈上期博客在这里：【后端开发】JavaEE初阶——计算机是如何工作的？？？-CSDN博客

🌈感兴趣的小伙伴看一看小编主页：GGBondlctrl-CSDN博客

📚️1.引言

📚️2.线程内部原理

2.1线程的作用

2.2线程和进程的区别

2.3线程的缺点

1.引入更多的线程

2.线程冲突

2.4 线程原理总结

📚️3.多线程编程

3.1代码实现

3.2两个线程执行

3.3线程创建的方式

1.直接继承Thread并重写run方法

2.实现Runnable接口，重写run方法

3.继承Thread，重写run并使用匿名内部类

4.实现Runnable，重写run，使用匿名内部类

5.lambda表达式

📚️5.总结

📚️1.引言

Hello!!!家人们，小编又回来啦，上期讲解了关于计算机中的重要知识进程，后面我们讲到进程在频繁的申请和销毁时会造成系统开销很大，那么就要引入线程了，接下来本期就开始讲解关于后端开发的重要知识“多线程”，开始发车了。加油加油~~~🥳🥳🥳

且听小编讲解，包你学会！！！

📚️2.线程内部原理

2.1线程的作用

线程：线程可以看做是轻量化的进程

注意：线程既可以保持独立调度执行，满足了并发执行，并且省去了分配资源和释放资源带来的额外开销；这就使得线程较好的弥补了进程的缺点

2.2线程和进程的区别

前面用PCB来描述进程，本期用PCB来表示线程

操作系统对于“多任务的调度”本质上是对PCB进程的调度，而线程和进程属性基本一致，都有状态，优先级，记账信息等；

这两者的较大区别：

此时可以看到：每个进程要申请一个内存空间，而每一个线程都共用一个内存空间；

注意：此时就有一个重要的属性概念：内存指针，多线程的PCB的内存指针指向的是同一个内存地址；那么在第一个线程申请了分配资过后，后面创建的线程就不用分配资源了，直接省去了资源分配带来的系统消耗；

当然除了内存空间，还有文件描述附表（操作硬盘）这也是多线程共用的；

注意：能够把资源共享的线程，分成一组叫做线程组，线程组是进程的一部分

图例如下：

注意：

在没有线程之前，进程既是分配资源的基本单位，也是调度执行的基本单位。

线程存在后，进程是资源分配的基本单位，线程是调度执行的基本单位；

对于两者有啥意义上的区别：

假如有一个桌子上有40个水果，要把这个水果吃完，就有两种方式

第一种：

第二种：

此时就能够发现：第一种模拟的是进程的方法，第二种模拟的是线程的方法，那么就可以发现：进程种方法在并发执行任务时会不断分配资源（就是房间），线程执行的时候，就公用一个内存空间（公用一个房间），就不会重新分配新资源；

2.3线程的缺点

1.引入更多的线程

图例如下：

此时可以看到，当我们引入更多的线程之后，他们之间会相互竞争，会造成拥挤（即抢占去吃苹果），这就会造成，引入过多的线程后，执行效率反而不高了；

结果：当线程有太多的时候，线程会相互竞争CPU资源了（CPU的核心数量是有限的），这样不但不会提升执行效率，还会增加系统调度的开销；

2.线程冲突

假如线程1和线程二看上了同一块苹果，那么就会存在两个线程之间的冲突，苹果是谁的，也不确定

结果：线程冲突，会导致代码出现逻辑上的错误即线程安全问题；

2.4 线程原理总结

1.每个线程都是一个独立的执行流，都可以单独参与到CPU的调度中去

2.每个进程都有自己的资源，进程中的线程共用这一份资源

3.进程和进程之间不会相互影响，但是进程中的线程之间，当一个线程抛出异常，其他线程会受到影响，导致整个线程异常终止

4同一个进程内的线程之间会相互影响，导致线程安全问题

5.线程不是越多越好，太多了会导致系统调度开销增大

📚️3.多线程编程

在写代码的时候可以用多进程编程，和多线程编程；但是在Java库中对应的多进程编程是没有对应API的，并且前面也讲到多线程编程在资源分配上优于多进程编程，所以就用多线程编程；

3.1代码实现

首先创建一个类去继承Thread类，这里的Thread类是由java.lang包里的，并要重写run()方法，这个方法即是线程的入口，代码如下：

class mythread extends Thread{//重写run方法,该线程的入口方法@Overridepublic void run(){}}
}

注意事项;

1.这里的方法不用调用，当线程创建好之后，JVM会自动帮我们进行调用；

2.每个进程中都有至少有一个线程，进程中的第一个线程就是主线程，所以我们的main方法就是主线程的入口；

3.Thread类本身会有一个run（）方法

创建实例，调用start方法，这样才会在系统内核中创建真正的线程，代码如下：

public static void main(String[] args) {//构造实例mythread t=new mythread();//Thread t=new Thread();t.start();

注意:

在实例化对象时，可以直接用mythread类，但是也可以使用Thread来接收，这就是完成了一个向上转型

这里如果直接new一个Thread的对象后，创建线程后，JVM会自动调用这个类本身的run()

我们这里简单演示一下，线程的代码和结果；

public class threadDeom1 {public static void main(String[] args) {//构造实例//mythread t=new mythread();Thread t=new mythread();t.start();}
}
//写一个类继承thrad
class mythread extends Thread{//重写run方法,该线程的入口方法@Overridepublic void run(){while (true){System.out.println("这是thread线程");//防止打印过快try {Thread.sleep(1000);}catch (InterruptedException e){throw new RuntimeException();//抛出异常}}}
}

注意：这里的Sleep是线程休眠的意思，1000代表的ms所以这里就是一秒，并且此时还要抛出异常，程序才能正常执行；

结果：

此时这张图只是一部分，线程会不断执行，这里小编只是截取了一小部分；

3.2两个线程执行

这里的代码如下：

public static void main(String[] args) {//构造实例//mythread t=new mythread();Thread t=new mythread();t.start();while (true){System.out.println("这是main线程");try {Thread.sleep(1000);}catch (InterruptedException e){throw new RuntimeException();}}}
}
//写一个类继承thrad
class mythread extends Thread{//重写run方法,该线程的入口方法@Overridepublic void run(){while (true){System.out.println("这是thread线程");//防止打印过快try {Thread.sleep(1000);}catch (InterruptedException e){throw new RuntimeException();//抛出异常}}}

这里存在两个死循环，但是这两个输出语句仍然进行了打印，这是为什么呢？？？

注意：线程是两个独立的执行流，所以此处在调用start方法后，线程就有两种，一路继续沿着main方法、即主线程，另一种就是进入线程的run方法；

这里的打印顺序是不确定的，因为操作系统内核中有“调度器这一模块”，即一种随机调度的效果

随机调度：

一个线程什么时候被CPU调度是不确定的；

一个线程什么时候从CPU上下来，给其他线程让位也是不确定的；

上述代码输出结果：

这里大家可以多次实验一下，可以看到为第一个输出的总是main线程呢？？？

注意：当使用start方法后，主线程会直接向下执行，但是操作系统的内核就要根据刚才的api创建出线程来，并执行run方法；又因为创建线程也有开销（比进程小很多，但是不为0），所以会导致主线程更快；

3.3线程创建的方式

1.直接继承Thread并重写run方法

代码实现：

 public static void main(String[] args) {//构造实例//mythread t=new mythread();Thread t=new mythread();t.start();}
}
//写一个类继承thrad
class mythread extends Thread{//重写run方法,该线程的入口方法@Overridepublic void run(){}

注意：重写为了特定功能的展开，满足我们特定的需求；

2.实现Runnable接口，重写run方法

代码实现如下：

public static void main(String[] args) {Runnable runnable=new mythread1();//实现runnable接口Thread t=new Thread(runnable);t.start();//第二种写法Thread t=new Thread(new mythread1());t.start();//第三种写法mythread1 mythread1=new mythread1();Thread t=new Thread(mythread1);t.start();}
}
class mythread1 implements Runnable{@Overridepublic void run() {}

注意：小编这里介绍了三种写法，其实本质都是一样的，都是输入线程对象，并且在实例化对象时，一个使用了向上转型，还有一个没有使用向上转型而已；

3.继承Thread，重写run并使用匿名内部类

代码实现如下：

public static void main(String[] args) {Thread t=new Thread(){public void run(){}};t.start();while (true){System.out.println("这是main线程");try {Thread.sleep(1000);}catch (InterruptedException e){throw new RuntimeException();}}}

注意：{}中可以主要是定义子类的属性和方法，这里最主要还是进行run方法的重写；下面的死循环是为了方便进行两种线程存在执行情况；

4.实现Runnable，重写run，使用匿名内部类

代码实现如下：

 public static void main(String[] args) {Thread t=new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {}});t.start();while (true){System.out.println("这是mian线程");try {Thread.sleep(1000);}catch (InterruptedException e){throw new RuntimeException();}}}

注意：这里Thread括号里使用的参数，是Runnable接口匿名内部类的实例，这个就像是之前在lambda表达式中，比较器的写法，这里大家可以参考一下：【数据结构】Lambda表达式的应用-CSDN博客

5.lambda表达式

代码如下：

public static void main(String[] args) {//lambda表达式Thread t=new Thread(()->{while (true){}});t.start();while (true){System.out.println("这是main线程");try {Thread.sleep(1000);}catch (InterruptedException e){throw new RuntimeException();}}}

注意：这里的lambda表达式中（）内没有参数，其实这就是实现Runnable接口匿名内部类的一种写法，由于只有一个方法，且参数为空，所以这个括号内也就是空，并且后面的方法体就是重写run()方法；