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