Java多线程01：什么是线程和线程的创建

合集 - Java(30)

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收起

Java多线程01：什么是线程和线程的创建

线程概念

• 线程就是独立的执行路径
• 在程序运行时，即使没有自己创建的线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc线程
• main()称之为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序
• 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能人为的干预
• 对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制
• 线程会带来额外的开销，如CPU调度时间，并发控制开销
• 每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致

普通线程和多线程区别

普通线程：只有主线程一条执行路径，调用run()方法执行

多线程：多条执行路径，主线程和子线程并行交替执行，调用start()方法执行

进程和线程的区别

• 程序是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念
• 进程是执行程序的一次执行过程，是一个动态的概念，是系统资源分配的单位
• 通常在一个进程中可以包含若干个线程，当然一个进程中至少有一个线程，不然没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的单位。

注意：很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指有多个CPU，即多核，如服务器。如果是模拟出来的多线程，即在一个CPU的情况下，在同一个时间点，CPU只能执行一个代码，因为切换很快，所以就有同时执行的错觉。

线程创建的三种方式

Thread class——继承Thread类

• 自定义线程类继承Thread类
• 重写run方法，编写线程执行体
• 创建线程对象，调用start()方法启动线程
• 线程不一定立即执行，经由CPU安排调度

package com.lurenj.thread;

//创建线程方式一，重新run()方法，调用start开启线程
public class TestThread1 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 2000; i++) {
            System.out.println("我在看代码");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //main线程，主线程方法体
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
        //调用start方法
        testThread1.start();
        for (int i = 0; i < 2000; i++) {
            System.out.println("我在学习主线程");
        }
    }
}

网图下载

1. 在apache官网下载二进制文件commons-io-2.11.0-bin.zip文件 https://dlcdn.apache.org//commons/io/binaries/commons-io-2.11.0-bin.zip
2. 在com目录下创建lib文件夹，将解压zip包体，将其中的commons-io-2.1.11.0.jar包复制lib文件夹中并通过右键点击lib文件夹将其添加到Project Library中
3. 编写相关程序，如下所示：

package com.lurenj.thread;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;

//Thread，实现多线程同步下载图片
public class TestThread2 extends Thread {

    private String url;
    private String name;

    public TestThread2(String url, String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    //下载图片线程的执行体
    @Override
    public void run() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为：" + name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 t1 = new TestThread2("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fimg.jj20.com%2Fup%2Fallimg%2F4k%2Fs%2F02%2F2109242332225H9-0-lp.jpg&refer=http%3A%2F%2Fimg.jj20.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1650803166&t=93d6b0d9c8ca0bbde7ef9f2361366912","yeshu.jpg");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fimg.jj20.com%2Fup%2Fallimg%2Ftp09%2F210611094Q512b-0-lp.jpg&refer=http%3A%2F%2Fimg.jj20.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1650803329&t=672ac6430141bed372bbc6ff9e4432d1","city.jpg");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fimg.taopic.com%2Fuploads%2Fallimg%2F110603%2F52-11060319503629.jpg&refer=http%3A%2F%2Fimg.taopic.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1650803377&t=09d8fafbdbe28011e0647bc501ce3d26","road.jpg");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }


}

//下载器
class WebDownloader{
    //下载方法，IDEA捕获异常创建快捷键ctrl + alt + t
    public void downloader(String url, String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
        }
    }
}

Runnable接口——实现Runnable接口

• 定义MyRunnable类实现Runnable接口
• 实现run()方法，编写线程执行体
• 创建线程对象，调用start()方法启动线程
• 推荐使用Runnable对象，因为Java单继承的局限性

package com.lurenj.thread;

//创建线程方法之Runnable接口： 实现runnable接口，重新run方法，执行线程需要丢入runnable接口的实现类，调用start方法
public class TestThread3 implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 2000; i++) {
            System.out.println("我在看代码" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建runnable接口的实现对象
        TestThread3 testThread3 = new TestThread3();
        //创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程，是个代理
//        Thread thread = new Thread(testThread3);
//        thread.start();
        //上述两行代码可简写为如下代码：
        new Thread(testThread3).start();

        for (int i = 0; i < 2000; i++) {
            System.out.println("我在学习主线程" + i);
        }
    }
}

继承Thread类和实现Runnbale接口的区别

继承Thread类

• 子类继承Thread类具备多线程能力
• 启动线程：子类对象.start()
• 不建议使用：避免OOP单继承局限性

实现Runnbale接口

• 实现接口Runnable具有多线程能力
• 启动线程：传入目标对象+Thread对象.start()
• 推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

初识并发问题

通过Runnable接口创建一个抢车票的程序，发现输出结果有重复的现象，暴露出了多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据发生了紊乱

package com.lurenj.thread;

//多个线程操作同一个对象
//买火车票的例子

//发现问题：多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱，取到了重复的车票
public class TestThread4 implements Runnable {
    //票数
    private int ticketNums = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (ticketNums <= 0) {
                break;
            }

            //模拟延时
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->拿到了第" + ticketNums -- + "票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread4 ticket = new TestThread4();

        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"老师").start();
        new Thread(ticket,"黄牛").start();
    }
}

龟兔赛跑案例

package com.lurenj.thread;

//模拟龟兔赛跑
public class Race implements Runnable {

    //胜利者
    private static String winner;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {

            //模拟兔子休息
            if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i % 10 == 0){
                try {
                    Thread.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }else if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子")){
                i = i + 5;//兔子的奔跑速度比乌龟快5倍
            }

            //判断比赛是否结束
            boolean flag = gameOver(i);
            //如果比赛结束了，停止程序
            if (flag){
                break;
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->跑了" + i + "步");

        }
    }

    //判断是否完成比赛
    public boolean gameOver(int steps){
        if (winner != null){
            return true;
        }else if (steps >= 100){
            winner = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println("winner is " + winner);
            return true;
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Race race = new Race();

        new Thread(race,"兔子").start();
        new Thread(race,"乌龟").start();
    }
}

Callable接口——实现Callable接口(了解即可)

1. 实现Callable，需要返回值类型
2. 重写call方法，需要抛出异常
3. 创建目标对象
4. 创建执行服务：ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
5. 提交执行：Futureresulet1 = ser.submit(t1);
6. 获取结果：boolean r1 = result1.get()
7. 关闭服务：ser.shutdownNow();

实例：

package com.lurenj.Callable;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;

//线程创建：实现callable接口
/*
callable的好处：
1.可以定义返回值
2.可以抛出异常
 */
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
    private String url;
    private String name;

    public TestCallable(String url, String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    //下载图片线程的执行体
    @Override
    public Boolean call() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为：" + name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestCallable t1 = new TestCallable("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fimg.jj20.com%2Fup%2Fallimg%2F4k%2Fs%2F02%2F2109242332225H9-0-lp.jpg&refer=http%3A%2F%2Fimg.jj20.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1650803166&t=93d6b0d9c8ca0bbde7ef9f2361366912","yeshu.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fimg.jj20.com%2Fup%2Fallimg%2Ftp09%2F210611094Q512b-0-lp.jpg&refer=http%3A%2F%2Fimg.jj20.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1650803329&t=672ac6430141bed372bbc6ff9e4432d1","city.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fimg.taopic.com%2Fuploads%2Fallimg%2F110603%2F52-11060319503629.jpg&refer=http%3A%2F%2Fimg.taopic.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1650803377&t=09d8fafbdbe28011e0647bc501ce3d26","road.jpg");

//        1. 创建执行服务：
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
        
//        2. 提交执行：
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);

//        3. 获取结果：
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();

//        4. 关闭服务：
        ser.shutdownNow();

    }

}


//下载器
class WebDownloader {
    //下载方法，IDEA捕获异常创建快捷键ctrl + alt + t
    public void downloader(String url, String name) {
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
        }
    }
}