Java超詳細(xì)講解多線程中的Process與Thread

更新時(shí)間：2022年05月05日 08:42:04 作者：留在夢(mèng)里

進(jìn)程process：在一定的環(huán)境下，把靜態(tài)的程序代碼運(yùn)行起來(lái)，通過(guò)使用不同的資源，來(lái)完成一定的任務(wù)；線程thread：是程序中一個(gè)單一的順序控制流程。在單個(gè)進(jìn)程中同時(shí)運(yùn)行多個(gè)線程完成不同的工作，稱為多線程

進(jìn)程和線程的關(guān)系

?在操作系統(tǒng)中運(yùn)行的程序就是進(jìn)程,比如說(shuō)QQ,播放器,游戲等等…程序是指令和數(shù)據(jù)的有序集合,其本身沒(méi)有任何運(yùn)行的含義,是一個(gè)靜態(tài)的概念.

?進(jìn)程和線程都是為了處理并發(fā)編程這樣的場(chǎng)景,但是進(jìn)程有問(wèn)題,頻繁拆功創(chuàng)建和釋放資源的時(shí)候效率低,相比之下,線程更輕量,創(chuàng)建和釋放效率更高.

?進(jìn)程具有獨(dú)立性,每個(gè)進(jìn)程有各自獨(dú)立的虛擬地址空間,一個(gè)進(jìn)程掛了,不會(huì)影響其他進(jìn)程,同一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程,共用同一個(gè)內(nèi)存空間,一個(gè)線程掛了,可能影響其他的線程,甚至導(dǎo)致整個(gè)進(jìn)程崩潰…

?而進(jìn)程則是執(zhí)行程序的一次執(zhí)行過(guò)程,他是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念,是系統(tǒng)資源分配的單位

?通常在一個(gè)進(jìn)程中可以包含多個(gè)線程(如果把進(jìn)程想象成一個(gè)工廠,那么線程就是工廠里的生產(chǎn)線,一個(gè)工廠里面面可以有一個(gè)生產(chǎn)線,也可以有多個(gè)生產(chǎn)線),當(dāng)然一個(gè)進(jìn)程中至少一個(gè)線程,不然沒(méi)有存在的意義,線程是CPU調(diào)度和執(zhí)行的單位.

?真正的多線程是指有多個(gè)CPU,即多核.

?線程就是獨(dú)立執(zhí)行的路徑

?在程序執(zhí)行時(shí),即使沒(méi)有自己創(chuàng)建線程,后臺(tái)也會(huì)有多個(gè)線程,如主線程,GC線程.

?每個(gè)線程在自己的工作內(nèi)存交互,內(nèi)存操控不當(dāng)會(huì)造成數(shù)據(jù)不一致.

操作系統(tǒng)是如何管理進(jìn)程的

1.先描述一個(gè)進(jìn)程.(明確除一個(gè)進(jìn)程上面的一些相關(guān)屬性)

2.在組織若干個(gè)進(jìn)程.(使用一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),把很多描述進(jìn)程的信息放到一起,方便進(jìn)行增刪查改,典型的實(shí)現(xiàn),就是使用雙向鏈表把每個(gè)進(jìn)程的PCB串起來(lái)).

并行和并發(fā)

并行:微觀上,兩個(gè)CPU核心,同步你是執(zhí)行兩個(gè)任務(wù)的代碼.

并發(fā):微觀上,一個(gè)CPU核心,先執(zhí)行一會(huì)任務(wù)1,在執(zhí)行一會(huì)任務(wù)2,在執(zhí)行一會(huì)兒任務(wù)3,只要切換足夠快,宏觀上看起來(lái),就好像很多任務(wù)同時(shí)執(zhí)行一樣,

并發(fā)和并行,只有在微觀上可以區(qū)分,宏觀上區(qū)分不了,微觀上這里的區(qū)分都是都是操作西歐統(tǒng)自動(dòng)調(diào)度的結(jié)果.正因?yàn)楣┯^賞區(qū)分不了并行和并發(fā),在寫代碼的時(shí)候不去區(qū)分,只是在研究操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度的時(shí)候稍做區(qū)分,其它場(chǎng)景基本都是使用并發(fā)作為一個(gè)統(tǒng)稱來(lái)代替.

創(chuàng)建線程的方法

方法一: 通過(guò)Thread類創(chuàng)建線程,這是最簡(jiǎn)單的方法,創(chuàng)建子類,繼承Thread類,并重寫run方法.

package thread;
class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("hello thread");
    }
}
public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new MyThread();
        t.start();
    }
}

方法二:

import java.util.Scanner;

class MyThread2 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("hello thread!");
        try {
            Thread.sleep(1000);
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
public class Demo2 {
    public static void main1(String[] args) {
        Thread t = new MyThread2();
        t.start();
        while (true) {
            System.out.println("hello main!");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

方法三: 創(chuàng)建一個(gè)匿名內(nèi)部類,繼承自Thread類,同時(shí)重寫run方法,同時(shí)再new出這個(gè)匿名內(nèi)部類的實(shí)例.

import java.util.*;
class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("hello!");
    }
}
public class Demo3 {
    public static void main1(String[] args) {
        Thread t = new Thread(new MyRunnable());
        t.start();
    }

方法四: 同樣使用了匿名內(nèi)部類.

public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello thread");
            }
        };
        t.start();
    }
}

方法五: 使用了lambda表達(dá)式.

import java.util.*;
public class Demo5 {
    public static void main1(String[] args) {
        Thread t = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello thread");
            }
        });
        t.start();
    }

串行執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行

public class Demo7 {
    private static final long count = 10_0000_0000;

    public static  void serial(){
        //吉利程序執(zhí)行時(shí)間
        long beg = System.currentTimeMillis();
        long a = 0;
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            a++;
        }
        long b = 0;
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            b++;
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("消耗時(shí)間: "+ (end - beg) + "ms");
    }
    public static void concurrency() throws InterruptedException {
        long beg = System.currentTimeMillis();
        Thread t1 = new Thread(()->{
            long a = 0;
            for (int i = 0; i < count; i++) {
                a++;
            }
        });
        t1.start();
        Thread t2 = new Thread(()->{
            long b = 0;
            for (int i = 0; i < count; i++) {
                b++;
            }
        });
        t2.start();
        //此處布恩那個(gè)直接記錄結(jié)束時(shí)間,別忘了,現(xiàn)在這個(gè)時(shí)間戳的代碼是在main 線程中
        //main t1 t2 是并發(fā)執(zhí)行關(guān)系,此處t1 t2 還沒(méi)執(zhí)行完呢,這里就開始記錄結(jié)束時(shí)間了,這顯然是不準(zhǔn)確的.
        //正確做法應(yīng)該是讓main線程等地啊t1 t2跑完了,在記錄結(jié)束時(shí)間
        //join 效果就是等待線程結(jié)束,t1.join 就是讓main 線程等待 t1 結(jié)束,t2.join讓main 線程等待t2結(jié)束
        t1.join();
        t2.join();
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("消耗時(shí)間: "+ (end - beg)+ "ms");
    }
    public static void main(String[] args)throws InterruptedException {
       // serial();
        concurrency();
    }
}

Thread中的一次額重要方法

1.start

決定了系統(tǒng)中是不是真的創(chuàng)建出線程,run單純的是一個(gè)普通的方法,描述了任務(wù)的內(nèi)容,start則是一個(gè)特殊的方法,內(nèi)部會(huì)在系統(tǒng)中創(chuàng)建線程.

public class Demo9 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(()->{
            while (true) {
                System.out.println("hello thread1");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t.start();
        //t.run();
        while (true) {
            System.out.println("hello main");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

run方法只是一個(gè)普通的方法,在main線程里面調(diào)用run,其實(shí)并沒(méi)有創(chuàng)建線程,這個(gè)循環(huán)仍是在main中執(zhí)行的.

中斷線程

中斷線程:讓一個(gè)線程停下來(lái).

線程停下來(lái)的關(guān)鍵,是要讓對(duì)應(yīng)的run方法執(zhí)行完.

(1).可以手動(dòng)設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位,來(lái)控制線程是否要執(zhí)行結(jié)束.

public class Demo10 {
    private  static boolean isQuit = false;
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(()->{
            while (!isQuit) {
                System.out.println("hello thread");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t.start();
        //只要把這個(gè)isQuit 設(shè)為true ,此時(shí)這個(gè)循環(huán)就退出了,進(jìn)一步run 就執(zhí)行完了,再進(jìn)一步就是線程結(jié)束了
        try{
            Thread.sleep(5000);
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        isQuit = true;
        System.out.println("終止t線程");
    }
}

(2).使用thread中內(nèi)置的一個(gè)標(biāo)志位來(lái)進(jìn)行判定.

public class Demo11 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(()->{
            while(!Thread.currentThread().isInterrupted()){
                System.out.println("hello thread");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                    //當(dāng)觸發(fā)異常之后,立即就退出循環(huán)
                    break;
                }
            }
        });
        t.start();
        try{
            Thread.sleep(5000);
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        //在線程中 調(diào)用interrupt 方法 來(lái)終端這個(gè)線程
        //t.interrupt 的意思是讓t線程被中斷!!
        t.interrupt();
    }
}

線程等待

多個(gè)線程之間,調(diào)度順序是不確定的,線程之間的執(zhí)行是按照調(diào)度器來(lái)安排的,這個(gè)過(guò)程可以視為無(wú)序或者隨機(jī)的,有些時(shí)候,我們需要控制線程的順序,線程等待就是其中一種手段,此處的線程等,主要控制線程結(jié)束的先后順.

join: 調(diào)用join的時(shí)候,那個(gè)線程調(diào)用的join,那個(gè)線程就會(huì)阻塞等待,等到對(duì)應(yīng)的線程執(zhí)行完畢為止(對(duì)應(yīng)線程的run執(zhí)行完).

public class Demo12 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println("hello thread");
                try{
                    Thread.sleep(1000);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t.start();
        //在主線程中可以使用一個(gè)等待操作,來(lái)等待t線程執(zhí)行結(jié)束
        try{
            t.join(10000);
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

線程休眠(sleep)

如果線程調(diào)用了sleep方法,這個(gè)PCB就會(huì)進(jìn)入到阻塞隊(duì)列.

當(dāng)睡眠時(shí)間到了,系統(tǒng)就會(huì)把這個(gè)PCB從阻塞隊(duì)列挪回到就緒隊(duì)列.

實(shí)例:

public class Demo14 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread(()->{
            while (true) {
                //z這里啥都不能有
                try{
                    Thread.sleep(1000);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t.start();
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println(t.getState());
    }
}

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