线程与进程
进程:
是指一个内存中运行的应用程序,每个进程都有一个独立的内存空间,一个应用程序可以同时运行多个进程;进程也是程序的一次执行过程,是系统运行程序的基本单位;系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。
线程:
进程内部的一个独立执行单元;一个进程可以同时并发地运行多个线程,可以理解为一个进程便相当于一个单 CPU 操作系统,而线程便是这个系统中运行的多个任务。
进程与线程的区别:
进程:有独立的内存空间,进程中的数据存放空间(堆空间和栈空间)是独立的,至少有一个线程。
线程:堆空间是共享的,栈空间是独立的,线程消耗的资源比进程小的多。
注意:
- 因为一个进程中的多个线程是并发运行的,那么从微观角度看也是有先后顺序的,哪个线程执行完全取决于CPU 的调度,程序员是不能完全控制的(可以设置线程优先级)。而这也就造成的多线程的随机性。
- Java 程序的进程里面至少包含两个线程,主线程也就是 main()方法线程,另外一个是垃圾回收机制线程。每当使用 java 命令执行一个类时,实际上都会启动一个 JVM,每一个 JVM 实际上就是在操作系统中启动了一个线程,java 本身具备了垃圾的收集机制,所以在 Java 运行时至少会启动两个线程。
- 由于创建一个线程的开销比创建一个进程的开销小的多,那么我们在开发多任务运行的时候,通常考虑创建多线程,而不是创建多进程。
多线程
多线程技术可以更好地利用系统资源。主要优势在于充分利用了CPU的空闲时间片,用尽可能少的时间来对用户的要求做出响应,使得进程的整体运行效率得到较大提高,同时增强了应用程序的灵活性。
更为重要的是,由于同一进程的所有线程共享同一内存,所以不需要特殊的数据传送机制,不需要建立共享存储区或共享文件,从而使得不同任务之间的协调操作与运行、数据的交互、资源的分配等问题更加易于解决。
创建多线程的五种方式
1.继承Thread类
Thread类本质上是实现了Runnable接口的一个实例,代表一个线程的实例。
启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()实例方法。
start()方法是Java的native方法,它将启动一个新线程,并执行run()方法。
这种方法实现多线程比较简单,通过自己创建的类直接继承Thread,并重写run()方法,就可以启动新线程并执行自己定义的run()方法。
优点:代码比较简单
缺点:该类无法继承其他类
1 public class ThreadDemo1 {
2
3 public static void main(String[] args) {
4 ThreadDemo t1 = new ThreadDemo();
5 t1.setName("线程1");
6 t1.start();
7 ThreadDemo t2 = new ThreadDemo();
8 t2.setName("线程2");
9 t2.start();
10 }
11
12 }
13
14 class ThreadDemo extends Thread{
15 @Override
16 public void run() {
17 for (int i = 1; i <= 10; i++) {
18 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
19 }
20 }
21 }
2.实现Runnable接口
Java的继承属于单继承,如果一个类继承了其他的一个类就无法继承Thread类。但是一个类继承一个类的同时,可以实现多个接口。
优点:继承其他类,统一实现该接口的实例可以共享资源。
缺点:代码比较复杂。
1 public class ThreadDemo2 {
2
3 public static void main(String[] args) {
4 MyThread myThread= new MyThread();
5 Thread t1 = new Thread(myThread, "线程1");
6 t1.start();
7 Thread t2 = new Thread(myThread, "线程2");
8 t2.start();
9 }
10
11 }
12
13 class MyThread implements Runnable{
14 @Override
15 public void run() {
16 for (int i = 1; i <= 10; i++) {
17 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
18 }
19 }
20 }
3.实现Callable接口
实现Callable接口和实现Runnable接口的方法基本相同,不过Callable接口中的call()方法有返回值,Runnable接口中的call()方法没有返回值。
1 public class ThreadDemo3 {
2
3 public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
4 Callable<Object> myCallable = new MyCallable<Object>();
5 //使用FutureTask类包装Callable对象,该FutureTask对象封装了Callable对象的call()方法的返回值
6 FutureTask<Object> futureTask = new FutureTask<Object>(myCallable);
7 Thread t1 = new Thread(futureTask, "线程1");
8 t1.start();
9 System.out.println(futureTask.get());
10 }
11 }
12
13
14 class MyCallable<String> implements Callable<Object>{
15
16 @Override
17 public Object call() throws Exception {
18 for (int i = 1; i <= 10; i++) {
19 System.out.println(i);
20 }
21 return Thread.currentThread().getName()+"执行完毕";
22 }
23 }
4.线程池
线程池,其实就是一个容纳多个线程的容器,其中的线程可以重复使用,省去了频繁创建线程对象的操作,避免了频繁创建线程的资源消耗。
Executor类:提供了一系列工厂方法用于创建线程池,返回的线程池都实现了ExecutorService接口。
Java通过Executors提供四种线程池,分别为:
newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。
newFixedThreadPool 创建一个定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。
newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。
newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。ExecutorService提供了sumbit()方法,传递一个Callable或Runnable,将线程放进线程池中,并执行。
优点:实现自动化装配,易于管理,循环利用资源。
1 public class ThreadDemo4 {
2
3 public static void main(String[] args) {
4 ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
5 //将线程放入线程池中并执行
6 Future<?> submit = pool.submit(new MyRunnableThread());
7 pool.submit(new MyRunnableThread());
8 //关闭线程池
9 pool.shutdown();
10 }
11
12 }
13
14 class MyRunnableThread implements Runnable {
15 @Override
16 public void run() {
17 for (int i = 1; i <=10 ; i++) {
18 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
19 }
20 }
21 }
5.Timer类和TimerTask类
在这种实现方式中,Timer类实现的是类似定时任务的功能,也就是定时或者每隔一定时间触发一次线程。
Timer类本身实现的就是一个线程,只是这个线程是用来调用其他线程。
TimerTask类实现了Runnable接口,具备了多线程的能力。
在这种实现方式中,通过继承TimerTask使该类获得多线程的能力,重写run()方法,然后通过Timer类启动线程。
在实际使用时,一个Timer可以启动任意多个TimerTask实现的线程,但是多个线程之间会存在阻塞。所以如果多个线程之间如果需要完全独立运行的话,
最好还是一个Timer启动一个TimerTask实现。
1 public class ThreadDemo5 {
2
3 public static void main(String[] args) {
4 Timer timer = new Timer();
5 MyTimerTask myTimerTask1 = new MyTimerTask("线程1");
6 MyTimerTask myTimerTask2 = new MyTimerTask("线程2");
7 //启动线程
8 timer.schedule(myTimerTask1,0);
9 timer.schedule(myTimerTask2,0);
10 }
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12 }
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14 class MyTimerTask extends TimerTask{
15 private String TimerTaskName;
16
17 public MyTimerTask(String TimerTaskName) {
18 this.TimerTaskName=TimerTaskName;
19 }
20
21 @Override
22 public void run() {
23 for (int i = 1; i <=10 ; i++) {
24 System.out.println(TimerTaskName+":"+i);
25 }
26 }
27 }