泥瓦匠聊并发编程:线程与多线程必知必会(基础篇)

本文目录

  • 线程与多线程
  • 线程的运行与创建
  • 线程的状态

1 线程与多线程

线程是什么? 线程(Thread)是一个对象(Object)。用来干什么?Java 线程(也称 JVM 线程)是 Java 进程内允许多个同时进行的任务。该进程内并发的任务成为线程(Thread),一个进程里至少一个线程。

Java 程序采用多线程方式来支持大量的并发请求处理,程序如果在多线程方式执行下,其复杂度远高于单线程串行执行。那么多线程:指的是这个程序(一个进程)运行时产生了不止一个线程。

为啥使用多线程?

  • 适合多核处理器。一个线程运行在一个处理器核心上,那么多线程可以分配到多个处理器核心上,更好地利用多核处理器。
  • 防止阻塞。将数据一致性不强的操作使用多线程技术(或者消息队列)加快代码逻辑处理,缩短响应时间。

聊到多线程,多半会聊并发与并行,咋理解并区分这两个的区别呢?

  • 类似单个 CPU ,通过 CPU 调度算法等,处理多个任务的能力,叫并发
  • 类似多个 CPU ,同时并且处理相同多个任务的能力,叫做并行

2 线程的运行与创建

2.1 线程的创建

Java 创建线程对象有两种方法:

  • 继承 Thread 类创建线程对象
  • 实现 Runnable 接口类创建线程对象

新建 MyThread 对象,代码如下:

/**
 * 继承 Thread 类创建线程对象
 * @author Jeff Lee @ bysocket.com
 * @since 2018年01月27日21:03:02
 */
public class MyThread extends Thread {

    @Override // 可以省略
    public void run() {
        System.out.println("MyThread 的线程对象正在执行任务");
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            MyThread thread = new MyThread();
            thread.start();

            System.out.println("MyThread 的线程对象 " + thread.getId());
        }
    }
}

MyThread 类继承了 Thread 对象,并重写(Override)了 run 方法,实现线程里面的逻辑。main 函数是使用 for 语句,循环创建了 10 个线程,调用 start 方法启动线程,最后打印当前线程对象的 ID。

run 方法和 start 方法的区别是什么呢? run 方法就是跑的意思,线程启动后,会调用 run 方法。 start 方法就是启动的意思,就是启动新线程实例。启动线程后,才会调线程的 run 方法。

执行 main 方法后,控制台打印如下:

MyThread 的线程对象正在执行任务
MyThread 的线程对象 10
MyThread 的线程对象正在执行任务
MyThread 的线程对象 11
MyThread 的线程对象正在执行任务
MyThread 的线程对象 12
MyThread 的线程对象正在执行任务
MyThread 的线程对象 13
MyThread 的线程对象正在执行任务
MyThread 的线程对象 14
MyThread 的线程对象正在执行任务
MyThread 的线程对象 15
MyThread 的线程对象正在执行任务
MyThread 的线程对象 16
MyThread 的线程对象正在执行任务
MyThread 的线程对象 17
MyThread 的线程对象正在执行任务
MyThread 的线程对象 18
MyThread 的线程对象正在执行任务
MyThread 的线程对象 19

可见,线程的 ID 是线程唯一标识符,每个线程 ID 都是不一样的。

start 方法和 run 方法的关系如图所示: 

同理,实现 Runnable 接口类创建线程对象也很简单,只是不同的形式。新建 MyThreadBrother 代码如下:

/**
 * 实现 Runnable 接口类创建线程对象
 * @author Jeff Lee @ bysocket.com
 * @since 2018年01月27日21:22:57
 */
public class MyThreadBrother implements Runnable {

    @Override // 可以省略
    public void run() {
        System.out.println("MyThreadBrother 的线程对象正在执行任务");
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(new MyThreadBrother());
            thread.start();

            System.out.println("MyThreadBrother 的线程对象 " + thread.getId());
        }
    }
}

具体代码:「java-concurrency-core-learning」 https://github.com/JeffLi1993/java-concurrency-core-learning

2.1 线程的运行

在运行上面两个小 demo 后,JVM 执行了 main 函数线程,然后在主线程中执行创建了新的线程。正常情况下,所有线程执行到运行结束为止。除非某个线程中调用了 System.exit(1) 则被终止。

在实际开发中,一个请求到响应式是一个线程。但在这个线程中可以使用线程池创建新的线程,去执行任务。

3 线程的状态

新建 MyThreadInfo 类,打印线程对象属性,代码如下:

/**
 * 线程实例对象的属性值
 * @author Jeff Lee @ bysocket.com
 * @since 2018年01月27日21:24:40
 */
public class MyThreadInfo extends Thread {

    @Override // 可以省略
    public void run() {
        System.out.println("MyThreadInfo 的线程实例正在执行任务");
//        System.exit(1);
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyThreadInfo thread = new MyThreadInfo();
        thread.start();

        System.out.print("MyThreadInfo 的线程对象 \n"
                + "线程唯一标识符:" + thread.getId() + "\n"
                + "线程名称:" + thread.getName() + "\n"
                + "线程状态:" + thread.getState() + "\n"
                + "线程优先级:" + thread.getPriority());
    }
}

执行代码打印如下:

MyThreadInfo 的线程实例正在执行任务
MyThreadInfo 的线程对象 
线程唯一标识符:10
线程名称:Thread-0
线程状态:NEW
线程优先级:5

线程是一个对象,它有唯一标识符 ID、名称、状态、优先级等属性。线程只能修改其优先级和名称等属性 ,无法修改 ID 、状态。ID 是 JVM 分配的,名字默认也为 Thread-XX,XX是一组数字。线程初始状态为 NEW。

线程优先级的范围是 1 到 10 ,其中 1 是最低优先级,10 是最高优先级。不推荐改变线程的优先级,如果业务需要,自然可以修改线程优先级到最高,或者最低。

线程的状态实现通过 Thread.State 常量类实现,有 6 种线程状态:new(新建)、runnnable(可运行)、blocked(阻塞)、waiting(等待)、time waiting (定时等待)和 terminated(终止)。状态转换图如下:

线程状态流程大致如下:

  • 线程创建后,进入 new 状态
  • 调用 start 或者 run 方法,进入 runnable 状态
  • JVM 按照线程优先级及时间分片等执行 runnable 状态的线程。开始执行时,进入 running 状态
  • 如果线程执行 sleep、wait、join,或者进入 IO 阻塞等。进入 wait 或者 blocked 状态
  • 线程执行完毕后,线程被线程队列移除。最后为 terminated 状态。

4 小结

本文介绍了线程与多线程的基础篇,包括了线程启动及线程状态等。下一篇我们聊下线程的具体操作。包括中断、终止等

具体代码:「java-concurrency-core-learning」 https://github.com/JeffLi1993/java-concurrency-core-learning

参考: 《Java并发编程的艺术》 《Java 7 并发编程实战手册》 《图解 Java 多线程设计模式》

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