2022新版计算机基础-更适合程序员的编程必备基础知识

2022新版计算机基础-更适合程序员的编程必备基础知识多线程是什么?为什么要用多线程?  介绍多线程之前要介绍线程,介绍线程则离不开进程。  首先 进程 :是一个正在执行中的程序,每一个进程执行都有

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多线程是什么?为什么要用多线程?

  介绍多线程之前要介绍线程,介绍线程则离不开进程。

  首先 进程 :是一个正在执行中的程序,每一个进程执行都有一个执行顺序,该顺序是一个执行路径,或者叫一个控制单元;

  线程:就是进程中的一个独立控制单元,线程在控制着进程的执行。一个进程中至少有一个进程。

多线程:一个进程中不只有一个线程。

  为什么要用多线程:

    ①、为了更好的利用cpu的资源,如果只有一个线程,则第二个任务必须等到第一个任务结束后才能进行,如果使用多线程则在主线程执行任务的同时可以执行其他任务,而不需要等待;

    ②、进程之间不能共享数据,线程可以;

    ③、系统创建进程需要为该进程重新分配系统资源,创建线程代价比较小;

    ④、Java语言内置了多线程功能支持,简化了java多线程编程。

  

二、线程的生命周期:

  • 新建 :从新建一个线程对象到程序start() 这个线程之间的状态,都是新建状态;

  • 就绪 :线程对象调用start()方法后,就处于就绪状态,等到JVM里的线程调度器的调度;

  • 运行 :就绪状态下的线程在获取CPU资源后就可以执行run(),此时的线程便处于运行状态,运行状态的线程可变为就绪、阻塞及死亡三种状态。

  • 等待/阻塞/睡眠 :在一个线程执行了sleep(睡眠)、suspend(挂起)等方法后会失去所占有的资源,从而进入阻塞状态,在睡眠结束后可重新进入就绪状态。

  • 终止 :run()方法完成后或发生其他终止条件时就会切换到终止状态。

三、创建线程的方法:具体实现代码详解请看点击后方链接多线程扩展一、创建线程的三种方法详细对比(http://www.cnblogs.com/yjboke/p/8919090.html

  1、继承Thread类:

    步骤:①、定义类继承Thread;

     ②、复写Thread类中的run方法;

    目的:将自定义代码存储在run方法,让线程运行

     ③、调用线程的start方法:

    该方法有两步:启动线程,调用run方法。

  2、实现Runnable接口: 接口应该由那些打算通过某一线程执行其实例的类来实现。类必须定义一个称为run 的无参方法。

    实现步骤: ①、定义类实现Runnable接口

          ②、覆盖Runnable接口中的run方法

             将线程要运行的代码放在该run方法中。

          ③、通过Thread类建立线程对象。

          ④、将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造函数。

             自定义的run方法所属的对象是Runnable接口的子类对象。所以要让线程执行指定对象的run方法就要先明确run方法所属对象

          ⑤、调用Thread类的start方法开启线程并调用Runnable接口子类的run方法。

  3、通过Callable和Future创建线程:

    实现步骤:①、创建Callable接口的实现类,并实现call()方法,改方法将作为线程执行体,且具有返回值。

         ②、创建Callable实现类的实例,使用FutrueTask类进行包装Callable对象,FutureTask对象封装了Callable对象的call()方法的返回值

         ③、使用FutureTask对象作为Thread对象启动新线程。

         ④、调用FutureTask对象的get()方法获取子线程执行结束后的返回值。

四、继承Thread类和实现Runnable接口、实现Callable接口的区别。

    继承Thread:线程代码存放在Thread子类run方法中。

        优势:编写简单,可直接用this.getname()获取当前线程,不必使用Thread.currentThread()方法。

        劣势:已经继承了Thread类,无法再继承其他类。

    实现Runnable:线程代码存放在接口的子类的run方法中。

        优势:避免了单继承的局限性、多个线程可以共享一个target对象,非常适合多线程处理同一份资源的情形。

        劣势:比较复杂、访问线程必须使用Thread.currentThread()方法、无返回值。

    实现Callable:

        优势:有返回值、避免了单继承的局限性、多个线程可以共享一个target对象,非常适合多线程处理同一份资源的情形。

        劣势:比较复杂、访问线程必须使用Thread.currentThread()方法

  建议使用实现接口的方式创建多线程。

五、线程状态管理

  1、线程睡眠—sleep:

    线程睡眠的原因:线程执行的太快,或需要强制执行到下一个线程。

    线程睡眠的方法(两个):sleep(long millis)在指定的毫秒数内让正在执行的线程休眠。

                sleep(long millis,int nanos)在指定的毫秒数加指定的纳秒数内让正在执行的线程休眠。

    线程睡眠的代码演示:


public class SynTest {    public static void main(String[] args) {        new Thread(new CountDown(),"倒计时").start();
    }
}class CountDown implements Runnable{    int time = 10;    public void run() {        while (true) {            if(time>=0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + time--);                try {
                    Thread.sleep(1000);                                                    //睡眠时间为1秒
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}


每隔一秒则会打印一次,打印结果为:


倒计时:10倒计时:9倒计时:8倒计时:7倒计时:6倒计时:5倒计时:4倒计时:3倒计时:2倒计时:1倒计时:0


  扩展:Java线程调度是Java多线程的核心,只有良好的调度,才能充分发挥系统的性能,提高程序的执行效率。但是不管程序员怎么编写调度,只能最大限度的影响线程执行的次序,而不能做到精准控制。因为使用sleep方法之后,线程是进入阻塞状态的,只有当睡眠的时间结束,才会重新进入到就绪状态,而就绪状态进入到运行状态,是由系统控制的,我们不可能精准的去干涉它,所以如果调用Thread.sleep(1000)使得线程睡眠1秒,可能结果会大于1秒。

  2、线程让步—yield:

     该方法和sleep方法类似,也是Thread类提供的一个静态方法,可以让正在执行的线程暂停,但是不会进入阻塞状态,而是直接进入就绪状态。相当于只是将当前线程暂停一下,然后重新进入就绪的线程池中,让线程调度器重新调度一次。也会出现某个线程调用yield方法后暂停,但之后调度器又将其调度出来重新进入到运行状态。


public class SynTest {    public static void main(String[] args) {
        yieldDemo ms = new yieldDemo();
        Thread t1 = new Thread(ms,"张三吃完还剩");
        Thread t2 = new Thread(ms,"李四吃完还剩");
        Thread t3 = new Thread(ms,"王五吃完还剩");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}class yieldDemo implements Runnable{    int count = 20;    public void run() {        while (true) {                if(count>0){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + count-- + "个瓜");                    if(count % 2 == 0){
                        Thread.yield();                  //线程让步
                    }
            }
        }
    }
}

  sleep和yield的区别:

    ①、sleep方法声明抛出InterruptedException,调用该方法需要捕获该异常。yield没有声明异常,也无需捕获。

    ②、sleep方法暂停当前线程后,会进入阻塞状态,只有当睡眠时间到了,才会转入就绪状态。而yield方法调用后 ,是直接进入就绪状态。

  3、线程合并—join:

    当B线程执行到了A线程的.join()方法时,B线程就会等待,等A线程都执行完毕,B线程才会执行。

    join可以用来临时加入线程执行。

    以下为代码演示:


public static void main(String[] args) throws InterruptedException {    
        yieldDemo ms = new yieldDemo();
        Thread t1 = new Thread(ms,"张三吃完还剩");
        Thread t2 = new Thread(ms,"李四吃完还剩");
        Thread t3 = new Thread(ms,"王五吃完还剩");
        t1.start();
        t1.join();
        
        t2.start();
        t3.start();
        System.out.println( "主线程");
    }


  4、停止线程:

    原stop方法因有缺陷已经停用了,那么现在改如何停止线程?现在分享一种,就是让run方法结束。

    开启多线程运行,运行的代码通常是循环结构,只要控制住循环,就可以让run方法结束


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