☕☕ Java进阶攻坚克难,持续更新,一网打尽IO、注解、多线程…等
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进阶内容。
🐋线程的基本概念
🎈程序、进程、与线程?
👉🏻想要搞明白什么是线程,首先要对程序与进程有一个清晰的概念,大学课堂上的《操作系统》这门课开篇就是这部分内容,学过这门课的同学对程序、进程和线程应该已经不陌生了。
程序(program): 为完成特定任务,用某种语言编写的一组指令集合,程序是静态的,这是它与进程的区别。
进程(process): 程序的一次执行过程,或是正在运行的一个程序,进程强调的是动态的过程。
👉🏻在不引入线程这个概念之前,进程是系统运行时资源分配和调度的基本单位。为了充分利用系统资源,提高程序的运行效率,将进程进一步细化为线程,取代进程成为了调度和执行的基本单位。
✨线程(Thread)的特点:
- 线程是程序内部的一条执行路径;
- 每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器(PC),线程之间切换的开销小;
- 一个进程中的多个线程共享相同的内存单元,可以访问相同的变量和对象;
- 线程之间的通信简便、高效,但是多个线程访问同一资源时也会带来安全隐患。
- 如果只有一个CPU时,多线程是模拟出来的,只能称作并发执行,当有多个CPU即多核的状态下,多个线程才是真正的同时执行,可以称作并行。
🎈并行与并发的区别
并行: 多个CPU同时执行多个任务。
并发: 一个CPU同时执行多个任务。这里的“同时”并不是真的有多个任务在同时执行,CPU在一次还是只能执行一个任务,每个任务执行一段时间后就切换其他任务,只不过CPU的速度很快,看起来像是多个任务在同时执行。(操作系统讲到的CPU时间片轮转调度算法就是典型的并行执行例子)
🎈线程的几种状态
🎈何时需要多线程?
- 程序需要同时执行两个或多个任务;
- 程序需要实现一些需要等待的任务,比如用户输入,文件读写,搜索等等;
- 需要后台运行的程序…
🦮线程的创建与使用
👉🏻JVM启动我们的Java程序以后,进程中会有默认的线程,比如Main主方法线程与GC垃圾回收线程。通常我们编写的代码都是在Main主方法线程中执行的,又称作用户线程,而GC垃圾回收线程称作守护线程。
✨Java中想要自己创建线程,有以下三种方式:✨
- Thread class —▶ 继承Thread类
- Runnable接口 —▶ 实现Runnable接口
- Callable接口 —▶ 实现Callable接口
🎯1.继承Thread类
继承Thread类,并重写其中的
run()
方法,通过调用
start()
方法开启线程。
// 方式一:继承Thread类// 1.创建子类classMyThreadextendsThread{// 2.重写run()方法@Overridepublicvoidrun(){System.out.println("创建一个线程");}}publicclassTest{publicstaticvoidmain(String[] args){// 3.创建对象MyThread myThread =newMyThread();// 4.调用start()
myThread.start();}}
写一个小Demo,看一下我们自己创建的线程与主方法线程在运行时的顺序:
(为了避免CPU运行速度过快看不出多线程的效果,可以将循坏次数设置的大一些)
classMyThreadextendsThread{@Overridepublicvoidrun(){for(int i =0; i <300; i++){System.out.println("***这是自己创建的线程***MyThread---");}}}publicclassDemo{publicstaticvoidmain(String[] args){newMyThread().start();for(int i =0; i <300; i++)System.out.println("***这是主方法默认线程***Main---");}}
运行,可以看到即便代码中是先运行MyThread线程,但是两个线程中的输出语句是交替出现的。
🎯2.实现Runnable接口
声明实现类Runnable接口,并实现其中的
run()
方法,然后分配类的实例,在创建Thread时作为参数传递(这里用了静态代理设计模式),调用Thread下的
start()
方法启动。
// 方式二:实现Runnable接口classMyThreadimplementsRunnable{// 实现run()方法线程体@Overridepublicvoidrun(){System.out.println("创建一个线程");}}publicclassTest{publicstaticvoidmain(String[] args){// 2.创建Runnable接口的实现类对象MyThread myThread =newMyThread();// 3.创建线程对象并传递参数,通过线程对象开启我们的线程newThread(myThread).start();}}
使用匿名内部类的方式传递Runnable接口的实现类,让代码更简洁灵活:
publicclassTest{publicstaticvoidmain(String[] args){newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){System.out.println("创建一个线程");}}).start();}}
JDK1.8新特性,通过Lambda表达式进一步简化代码:
publicclassTest{publicstaticvoidmain(String[] args){newThread(()->{System.out.println("创建一个线程");}).start();}}
🎯3.实现Callable接口
Callable接口创建线程的流程:
实现Callable接口→重写call方法→创建目标对象→ 创建执行服务→提交执行→获取结果→关闭服务
importjava.util.concurrent.*;// 方式三:实现Callable接口// 实现Callable接口classTestCallableimplementsCallable<Boolean>{// 实现call()方法,执行结束后返回一个值@OverridepublicBooleancall()throwsException{System.out.println("创建一个线程");returntrue;}}publicclassTest{publicstaticvoidmain(String[] args)throwsExecutionException,InterruptedException{// 创建目标对象TestCallable t =newTestCallable();// 创建执行服务ExecutorService ser =Executors.newFixedThreadPool(1);// 提交执行Future<Boolean> r = ser.submit(t);// 获取结果boolean res = r.get();// 关闭服务
ser.shutdown();}}
🐈线程方法
方法说明setPriority(int newPriority)更改线程优先级static void sleep(long millis)在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠void join()等待该线程终止static void yield()暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程void interrupt()中断线程,不推荐使用boolean isAlive()测试线程是否处于活动状态
调用线程方法可以控制线程的运行状态:
停止线程:
- JDK提供的
stop()
、destroy()
方法已经废弃,不推荐使用。 - 推荐让线程自己停下来。
- 建议使用一个标志位,当
flag=false
时终止线程运行。
🍦Demo案例:
classMyThreadimplementsRunnable{// 1.设置一个标志位privateboolean flag =true;@Overridepublicvoidrun(){int i =0;while(flag){System.out.println("Thread is running..."+ i++);}}// 2.设置一个公开的方法停止线程,转换标志位publicvoidstop(){this.flag =false;}}publicclassTestStop{publicstaticvoidmain(String[] args){MyThread myThread =newMyThread();// 运行myThread线程newThread(myThread).start();// 当主线程循环到180次时结束myThreadfor(int i =0; i <300; i++){System.out.println("***main***"+ i);if(i ==180){
myThread.stop();System.out.println("myThread线程已经停止");}}}}
🍦运行结果:
线程休眠:
sleep(long millis)
指定当前线程阻塞的毫秒数。sleep(long millis)
方法存在异常InterruptedException
。- sleep时间达到后线程进入就绪状态。
- sleep可以模拟网络延时、倒计时等。
- 多线程环境下,每个对象都有一个锁,sleep不会释放锁。
🍦Demo案例:
importjava.text.SimpleDateFormat;importjava.util.Date;publicclassTestSleep{// 打印当前系统时间publicstaticvoidmain(String[] args)throwsInterruptedException{// 获取当前时间Date time =newDate(System.currentTimeMillis());while(true){// 每隔1s打印一次时间Thread.sleep(1000);System.out.println(newSimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(time));// 更新时间
time =newDate(System.currentTimeMillis());}}}
🍦运行结果:
线程礼让:
- 调用
yield()
方法即可让当前正在执行的线程暂停,但不阻塞。 - 将线程从运行态转为就绪态。
- CPU会重新调度,但线程礼让不一定成功,取决于系统的调度。
强制执行:
- 调用
join()
方法合并线程,其他线程阻塞,待此线程执行完成后,再执行其他线程。
查看线程状态:
调用
getState()
方法查看线程状态:
- NEW — 线程尚未启动。
- RUNNABLE — 线程正在执行。
- BLOCKED — 线程被阻塞。
- WATTIGN — 线程正在等待另一个线程执行特定动作。
- TIMED_WATTING — 正在等待另一个线程执行动作到达指定等待时间。
- TERMINATED — 线程已经退出。
🍦示例代码:
publicclassTestState{publicstaticvoidmain(String[] args){Thread myThread =newThread(()->{for(int i =0; i <3; i++){try{Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();}System.out.println("这是一个线程");}});// 查看线程状态Thread.State state = myThread.getState();System.out.println(state);// 观察启动后
myThread.start();System.out.println(myThread.getState());}}
🍦输出结果:
NEW
RUNNABLE
这是一个线程
这是一个线程
这是一个线程
Process finished with exit code 0
线程优先级:
- Java提供线程调度器来监控程序中进入就绪状态的线程,线程调度器按照优先级进行调度,但是需要注意优先级不是一定生效,实际的调度顺序取决与CPU调度,只不过优先级高的被先调度的概率会高一些。
- 线程优先级用数字表示,1~10: -
Thread.MIN_PRIORITY = 1
-Thread.MAX_PRIORITY = 10
-Thread.NORM_PRIORITY = 5
- 获取或改变优先级: -
getPriority()
-setPriority(int x)
- 只能先设置优先级再启动线程,反过来不行。
🐄守护线程
👉🏻线程分为用户线程与守护线程,操作日志、内存监控、垃圾回收等都属于守护线程。虚拟机只需要确保用户线程执行完毕,而不用等待守护线程也执行完。
👉🏻通过
setDaemon(boolean x)
方法设置守护线程,默认值是
false
,代表用户线程,正常的线程都是用户线程,
setDaemon(true)
将线程切换为守护线程。
🍦代码示例:
publicclassTestDaemon{publicstaticvoidmain(String[] args){// 设置用户线程执行20次Thread userThread =newThread(()->{for(int i =0; i <20; i++){System.out.println("***我是一个用户线程***"+ i);}});// 设置守护线程执行100次Thread daemonThread =newThread(()->{for(int i =0; i <100; i++){System.out.println("---我是一个守护线程---"+ i);}});// 将线程设定为守护线程
daemonThread.setDaemon(true);
userThread.start();
daemonThread.start();}}
🍦运行结果:
可以发现即便代码部分守护线程循环了100次,但是用户线程结束,整个程序都会结束,JVM不会再等待守护线程也执行完。
🦌线程池技术
如果用过数据库连接池的同学对线程池也有一定概念了,它们都属于池化技术,目的就是提高程序的性能。
📍为什么需要线程池?
频繁创建和调用线程尤其是并发情况下的线程,对性能的影响很大。如果提前创建好多个线程,放入线程池中,使用时直接获取,使用完放回线程池中,可以有效避免线程的频繁创建销毁,实现重复利用。
📍引入线程池技术的好处:
- 降低资源消耗。
- 便于线程管理。
- 提高响应速度,减少创建新线程的时间。
📍使用线程池:
JDK5.0版本提供的线程池工具类:ExecutorService 和 Executors,其中Executors是线程池的工厂类,用于创建并返回不同类型的线程池,ExecutorService是真正的线程池接口。
Executors.newFixedThreadPool(int parm)
方法返回一个线程池池,参数执行线程池的大小。- ExecutorService类下的
execute(Runnable command)
方法用于将线程丢进线程池并执行线程。 - 线程执行完毕后可以使用
shutdown()
方法关闭线程池链接。
🍦线程池编程3步:
importjava.util.concurrent.ExecutorService;importjava.util.concurrent.Executors;classMyThreadimplementsRunnable{@Overridepublicvoidrun(){// 循环输出线程名称+循环次数for(int i =0; i <10; i++){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" :"+ i);}}}publicclassDemo{publicstaticvoidmain(String[] args){// 1.创建线程池ExecutorService service =Executors.newFixedThreadPool(10);// 2.将线程丢进线程池并启动
service.execute(newMyThread());
service.execute(newMyThread());
service.execute(newMyThread());
service.execute(newMyThread());// 3.关闭线程池链接
service.shutdown();}}
🍦执行结果:
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🤍💬下篇预告:并发与多线程🤍
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@作者:Mymel_晗,计算机专业练习时长两年半的Java练习生~🏃🏻♂️🏀
🔸🔹文末已至,咱们下篇再见🔹🔸
┊一片春愁待酒浇。江上舟摇,楼上帘招。┊一剪梅·舟过吴江-蒋捷
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