java多线程系列1--线程实现与调度

java的重要功能之一就是内部支持多线程，这一系列文章将详细剖析java多线程的基础知识

多线程概述

多线程引入

• 程序只有一个执行流程，所以这样的程序就是单线程程序。
• 假如一个程序有多条执行流程，那么，该程序就是多线程程序。

进程：正在运行的程序，是系统进行资源分配和调用的独立单位。每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源。

线程：是进程中的单个顺序控制流，是一条执行路径。一个进程如果只有一条执行路径，则称为单线程程序。

一个进程如果有多条执行路径，则称为多线程程序。

Java程序运行原理

java 命令会启动 java 虚拟机，启动 JVM，等于启动了一个应用程序，也就是启动了一个进程。该进程会自动启动一个 “主线程” ，然后主线程去调用某个类的 main 方法。所以 main方法运行在主线程中。在此之前的所有程序都是单线程的。

java虚拟机是多线程的，因为除了主线程外，还有垃圾回收线程

多线程实现方案

方式1：继承Thread类
步骤
1、自定义类MyThread继承Thread类。
2、MyThread类里面重写run()
3、创建对象
4、启动线程

下面的代码：

/*
 * 该类要重写run()方法,为什么呢?
 * 不是类中的所有代码都需要被线程执行的。
 * 而这个时候，为了区分哪些代码能够被线程执行，java提供了Thread类中的run()用来包含那些被线程执行的代码。
 */
public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 一般来说，被线程执行的代码肯定是比较耗时的。所以我们用循环改进
        for (int x = 0; x < 300; x++) {
            System.out.println(x);
        }
    }
}
public class MyThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建两个线程对象
        MyThread my1 = new MyThread();
        MyThread my2 = new MyThread();
        my1.start();
        my2.start();
    }
}

步骤：

1、自定义类MyRunnable实现Runnable接口
2、重写run()方法
3、创建MyRunnable类的对象
4、创建Thread类的对象，并把C步骤的对象作为构造参数传递

public class MyRunnable implements Runnable {
 
    @Override
    public void run() {
        for (int x = 0; x < 100; x++) {
            // 由于实现接口的方式就不能直接使用Thread类的方法了,但是可以间接的使用
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
        }
    }
}
/*
 * 方式2：实现Runnable接口
 * 步骤：
 *         A:自定义类MyRunnable实现Runnable接口
 *         B:重写run()方法
 *         C:创建MyRunnable类的对象
 *         D:创建Thread类的对象，并把C步骤的对象作为构造参数传递
 */
public class MyRunnableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建MyRunnable类的对象
        MyRunnable my = new MyRunnable();
 
        // 创建Thread类的对象，并把C步骤的对象作为构造参数传递
        // Thread(Runnable target)
        Thread t1 = new Thread(my);
        Thread t2 = new Thread(my);
        t1.setName("zhangsan");
        t2.setName("lisi");
 
        // Thread(Runnable target, String name)
        Thread t1 = new Thread(my, "zhangsan");
        Thread t2 = new Thread(my, "lisi");
 
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

实现接口方式的好处：

1. 可以避免由于Java单继承带来的局限性。

2. 适合多个相同程序的代码去处理同一个资源的情况，把线程同程序的代码，数据有效分离，较好的体现了面向对象的设计思想。

获取和设置线程名称

Thread类的基本获取和设置方法：

public final String getName()

public final void setName(String name)

其实通过构造方法也可以给线程起名字

如何获取main方法所在的线程名称呢?

public static Thread currentThread()

这样就可以获取任意方法所在的线程名称

示例代码如下：

public class MyThread extends Thread {
    public MyThread() {
    }
    
    public MyThread(String name){
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int x = 0; x < 100; x++) {
            System.out.println(getName() + ":" + x);
        }
    }
}
public class MyThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程对象
        //无参构造+setXxx()
         MyThread my1 = new MyThread();
         MyThread my2 = new MyThread();
        // 调用方法设置名称
         my1.setName("zhangsan");
         my2.setName("lisi");
         my1.start();
         my2.start();
        
        //带参构造方法给线程起名字
         MyThread my1 = new MyThread("zhangsan");
         MyThread my2 = new MyThread("lisi");
         my1.start();
         my2.start();
        
        //我要获取main方法所在的线程对象的名称，该怎么办呢?
        //public static Thread currentThread():返回当前正在执行的线程对象
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

线程调度

假如我们的计算机只有一个 CPU，那么 CPU 在某一个时刻只能执行一条指令，线程只有得到 CPU时间片，也就是使用权，才可以执行指令。那么Java是如何对线程进行调用的呢？

线程有两种调度模型：

• 分时调度模型 所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间片
• 抢占式调度模型 优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个，优先级高的线程获取的 CPU 时间片相对多一些。

Java使用的是抢占式调度模型。

public final int getPriority()

public final void setPriority(int newPriority)

示例代码如下：

public class ThreadPriority extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int x = 0; x < 100; x++) {
            System.out.println(getName() + ":" + x);
        }
    }
}
/*
 *         public final int getPriority():返回线程对象的优先级
 * 如何设置线程对象的优先级呢?
 *         public final void setPriority(int newPriority)：更改线程的优先级。 
 * 
 * 注意：
 *         线程默认优先级是5。
 *         线程优先级的范围是：1-10。
 *         线程优先级高仅仅表示线程获取的 CPU时间片的几率高，但是要在次数比较多，或者多次运行的时候才能看到比较好的效果。
 *         
 * 
 */
public class ThreadPriorityDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPriority tp1 = new ThreadPriority();
        ThreadPriority tp2 = new ThreadPriority();
        ThreadPriority tp3 = new ThreadPriority();
 
        tp1.setName("zhangsan");
        tp2.setName("lisi");
        tp3.setName("wangwu");
 
        // 获取默认优先级
        System.out.println(tp1.getPriority());
        System.out.println(tp2.getPriority());
        System.out.println(tp3.getPriority());
 
        // 设置线程优先级
        // tp1.setPriority(100000);
        
        //设置正确的线程优先级
        tp1.setPriority(10);
        tp2.setPriority(1);
        tp1.start();
        tp2.start();
        tp3.start();
    }
}