并发编程 -- 多线程

并发编程 -- 多线程

进程

在理解多线程之前，我们先需要了解什么是进程？

进程说白了就是在你的内存空间中开辟出的一个独立的空间；

如果还不理解的话，我再解释一下；

想必各位之前都安装过软件吧，你安装完软件之后，在你的软件安装包里面是不是有一个.exe文件，那你双击exe文件的时候，在你的任务管理器，在里面就有一个进程选项卡，就是说，每当你打开一个exe文件的时候，它都会显示在任务管理器的进程当中，所以就可以把运行中的任意一款软件，都可以把它看做一个进程；

当然，以上的操作方式是在windows系统的操作的，也就是说，想查看Windows的进程，只需要在任务管理器中查看即可；

在linux下使用命令 ps 或 pstree、ps -eflgrep；

如果想在linux系统下查看java的相关进程，命令为：jps；

那么问题就来了，当你打开QQ的时候，是不是就是开启了一个进程，当你开始使用它并且聊天的时候，比如你是a，你现在要跟b聊天然后再去跟c聊天，那么这样的操作是不是相互独立的呢？也就是说，你现在要跟b发送你的游戏密码，这个时候c问你晚上吃啥饭，你发的密码c知道吗？肯定不会啦，所以你跟b聊天的时候，是不会影响你跟c聊天的，因为你跟b c 是相互独立的；

那么，在这个里面，你跟他们每个人产生的通话底层是怎么实现的呢？

底层就是靠线程去实现的；

线程

什么是线程呢？

线程是指程序在执行过程中，能够执行程序代码的一个执行单元，在Java语言中，线程有四种状态：运行，就绪，挂起，结束。一般情况下，一个操作系统是有多个进程，那么每个进程都要对应多个线程；

线程与进程有区别吗？

有，进程是一段正在运行的程序，而线程有时也被称为轻量级进程，它是进程的执行单元，一个进程可以拥有多个线程，各个线程之间共享程序的内存空间，但是，各个线程拥有自己的栈空间。

一个进程可以有很多线程，每条线程并行执行不同的任务；

实现单个线程

在之前的一些简单的java练习中，我们运行的时候，是不是都是在main方法中测试运行啊，那么，在这之前，我仅仅编写了一些非常简单的java代码，甚至就在main方法中输出了一句话，就可以直接完成运行，在这期间，我并没有创建有关线程方面的方法以及程序，那么就怎么实现运行了呢？

其实很简单，Main方法既然能运行你的程序，那么必然就会有一个线程，那么这个线程就是单线程，那，我们如何查看本次运行线程的线程名呢？

我们仅需在main方法里面输出以下即可：

System.out.println(Thread.currentThread());

打印出来后，我们就可以看到线程名师Main，因为就一个线程，所以main就是主线程；

那么就一个线程，就表明，在这之前，我们所做的一些练习程序都是单线程的；

线程的创建方式

两种：

1.继承(extends) Thread

继承完Thread类之后需要重写run方法；

2.实现(implem) Runnable接口

也许需要重写run方法；

继承Thread类创建线程

讲了那么多，那么就开始上手实操一下，我们将要练习的是继承Thread来创建一个线程；

首先，我们创建一个类（MyThread）然后继承Thread类；

继承完Thread后，实现run方法；

run方法的作用就是，相当于这个线程对用户提供的一个接口；

所以，用户有什么业务逻辑，都需要写在run方法里面：

public class MyThread extends Thread{

    public void run(){

                  //作用：相当于这个线程向用户提供的接口，用户有什么样的业务逻辑，写在这个方法中

    }

}

那我们现在就让这个run方法就实现一个简单的打印；

这个就是我使用了第一种方式来创建了一个线程；

那么，你这个线程创建完成后，如果你想调用它怎么办？

调用线程

我再建一个类（TestThread）；

然后提供一个Main方法；

在main方法中创建一个线程，语法：

//创建一个线程

MyThread mt = new MyThred();

这个就是创建线程，创建完后，下一步我们需要调用start方法；

public class TestThread{

public static void main (String [] args){

//创建线程

MyThread mt = new MyThred();

//启动线程

mt.start();

       }

   }

为什么要调用start，而不是run？

其实很简单，mt.start就是启动你的线程，那么启动后，它底层就会去调用你的run方法；

这个就是线程的启动式start方法；

我们运行一下后，看一下控制台打印：

就是一些输出，感觉就跟调用方法一样，对吧；

那么，接下来，我们看一下第二种创建方式

实现(implem) Runnable接口创建线程

这种方法跟上面的那种，大同小异，只不过上面那个是继承，这个是实现接口；

实现Runnable接口后，需要实现它的run方法；

public class MyRunnableThread implements Runable{

    public void run(){

                  //作用：相当于这个线程向用户提供的接口，用户有什么样的业务逻辑，写在这个方法中

    }

}

现在，我们用第二种方式创建了一个线程，当然，业务逻辑跟上面的那个相同，因为举例，所以没有深究别的；

第二种方式调用线程就有所不同

 因为运行线程永远需要Thread里面的start方法来启动线程，所以需要把Thread创建出来，再将创建出来的线程放进去；

所以打印出来的结果是跟上面的结果是一样的，这里就不再放图上去了；

线程关键字分析

start，是线程启动的方法；

run方法是线程执行过程中调用的方法（默认调用），在上面的例子我们也看到了，你并没有手动去调用run方法，是他自动调用的，就跟你创建对象的时候，默认调用构造方法一样；

深究run与start

那，启动线程一定是要用staet方法启动，我试试不用它，我直接调用Thread中的run方法可行吗？

可行，因为抛开线程，你本身就是实例化了Thread这个类，并调用该类中的run方法是没有问题的，但是，不纳入线程中！！

我们直接调用run方法后，发现，方法可以正常打印，因为，仅仅完成了普通方法的调用，实际上并没有启动线程；

 

 

 

多线程底层执行原理

说道底层运行，那么是不是就是需要依靠CPU啊；

那，各位之前有没有听过一句话叫做，一个CPU在同一个时间片只能执行一个程序；

什么意思呢？

就是，你的程序是不是都运行在一个CPU上啊，那你真正一个CPU在同一个时间片里是不是只能执行一个程序呀，那这个程序究竟要执行那个程序，是不是就需要通过线程之间时间片的一个争抢；

时间片：微小的时间段；

多线程说白了就是时间片的争夺，那个线程获取了时间片，就执行那个线程的代码；

假设，t1线程先获得时间片，那么，t1线程就优先执行；

但是，它不可能拿着那个时间片不放吧，因为在CPU执行的过程中，底层运用轮循制的；

多线程执行的时候，CPU分配时间片是采取轮循的方式进行分配的；

就是轮流，有点像值日的时候，轮流值日一样；

那，CPU在分配时间片的时候，第一个t1先抢占到了之后，他先执行了一段时间之后，CPU把这个t1执行完了以后，CPU是不是接着把时间片分配给t2去执行了；

那事实上，也是t2也在去抢占时间片；

当t1执行完毕后，那么，CPU就将迎来新的一轮争夺，这个时候t2抢到了，就开始执行t2的代码；

这就是多线程的底层执行原理；

多线程它在本质上运行的时候，他是同时执行的，还是轮流执行的呢？

肯定不是同时执行的，也就是不是我们常说的并发执行；那在你们看来，实际就是宏观上你来看就是同时执行，但是在微观上是不是的；

线程的状态

线程总共有五种状态；

第一个状态 新建状态

新建状态，就是你新建一个线程是的状态，也就是你新建了一个线程但还没有启动时的状态；

当线程执行start方法的时候，就会进入就绪状态；

第二个状态 就绪状态

进入就绪状态的时候，事实上就是准备抢占CPU的时间片；

一旦抢占到了CPU的时间片它就会立即进入运行状态；

第三个状态 运行状态

当线程抢占到了CPU时间片的时候，它才会运行，所以第三个状态是，运行状态；

在它的运行状态中，还有可能执行一个代码，Throad.sleep();睡眠；

就是在你执行的时候，突然让你睡眠了，我都让你这个线程睡眠了，你还有必要去争夺这个CPU资源吗？

就肯定没有必要再去争夺这个CPU资源了，那这个时候你就需要释放CPU啊，对不对，你释放之后，你下次再运行的时候，你就需要重新获取CPU的时间片，所以这种状态就叫做堵塞状态；

第四个状态 堵塞状态与sleep方法

想让线程阻塞，最常用的方式就是使用sleep，用sleep这个方法，可以使运行中的线程回到就绪状态；

因为它需要重新抢占CPU资源的，所以，sleep状态的最终目的是让改线程回到就读状态；

就比如，我现在想让这个线程，进我想让它每次进入run方法中的for循环打印里写一个睡眠，一遍循环遍历输出，一边睡眠看会发生什么：

我在run方法中业务写完后，我们测试一下该线程：

在上图中，可以发现，我同时调用了两次start方法，说明，我执行了两次我一次性开启了两次线程，并且执行了两次，我们看看会不会出现交替执行的情况：

从输出结果来看，确实交替执行了并且，是俩俩执行的：

每过一秒，就会执行一次：

我就不继续演示了；

所以，我们从中可以看出，不管哪个线程过来，t1也好t2也好，执行的时候，均睡眠一秒钟，睡眠完一秒钟之后，谁先醒了，谁就继续向下执行，这个就是到点自然醒的；

也可以使用join来造成线程堵塞；

join

刚刚，我们在上面介绍了sleep，我们来看看join；

join()：是线程加入

它底层执行的是，当你在执行一个线程的时候，如果遇到其他线程加入，则会先执行加入的线程，直到的加入的线程执行完成，才会继续执行原来线程的任务；

什么意思呢？

就是说，还是上面那个t1，与t2的例子，那假设说，t1在执行的过程中，突然遇到了一个代码t2.join，这时候，就会在这个时间片，优先执行t2的线程；

join（）方法可以给一个参数，参数代表执行的毫秒； 

第五个状态 死亡状态

线程执行完了，或因异常退出了，都会结束生命周期，这就是死亡状态；