【javaEE】多线程--认识线程、多线程

这里是@那我掉的头发算什么 刷到我，你的博客算是养成了😁😁😁

前言

上文@计算机是如何运行的的最后我们谈到，进程由于创建和销毁的开销很大，频繁的创建和销毁会产生很多不必要的输出，所以，我们引入线程，线程类似于轻量级的进程，创建和销毁的开销都比较小。

线程

进程包含线程

每一个进程都包含一个或者多个线程

在我们之前java学习的过程中，使用的都是单进程单线程模型，涉及的都是单个进程。这个单线程就是main线程，具体的我们后面解释。

进程是操作系统资源分配的基本单位

进程的创建和销毁会涉及到资源的申请与释放，这个过程的开销很大。 而对于线程来说，只有创建第一个线程时会涉及到资源的申请，只有最后一个线程被销毁才涉及到资源的释放。而且在同一个进程内部管辖的多个线程之间共享所有的资源。 进程与进程之间的资源是各自独立不共享的。

线程是CPU上调度执行的基本单位

我们在上节学到，进程之间如果想要并行执行，需要进行进程调度。同样，线程在运行时也会产生相关的问题，也需要线程调度。 如果不能协调好线程内部运行的逻辑问题，就会产生“线程安全问题”。

知识回溯： 还记得我们之前学习stringbuffer和stringbuilder的时候提到过，stringbuffer是线程安全的，stringbuilder是线程不安全的。这里涉及的线程安全与本文提到的线程安全是一个问题。

上文我们提到过，线程中存在着以下的基本信息：

进程状态：如运行态（正在占用 CPU）、就绪态（等待 CPU）、阻塞态（等待资源 / 事件）。 上下文数据：进程切换前的 CPU 寄存器值、程序计数器（下一条要执行的指令地址）等。 进程优先级：不同进程因为需求不同有着不同的优先级。 进程的记账信息：统计每个进程在CPU上运行了多久，如果一个进程长时间阻塞可能考虑给这个进程一些资源让它运行。

线程中也类似存在着这样的信息，这一个进程中有多少个线程，就存放着多少个这样的信息，但是这些线程共同用一个内存指针和文件描述符表。

多线程

假设有两个房间，里面有两个人，他们同时在吃两只鸡：

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这样的吃鸡效率很高，而且不会有抢食物的问题存在。 但是多一个房间意味着更大的开销，会产生资源浪费。

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如果我们把鸡和人都装到一个房间里，省了空间的同时效率仍然很高。

现在我们假设有100只鸡，两个人来吃，一般来说不会产生争抢的问题。 但是如果我们增加人数嘞？

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如果是100个人吃两只鸡，肯定分不过来，那么如果有的人没吃到鸡，直接生气不吃了，掀桌子，就会产生“异常”，如果不及时处理异常，程序就会崩溃。这样就会产生线程安全问题。

虽然提高线程的数目确实可以提高线程的效率，但是有“度”。 线程的数目不能无休止的增加，线程的数目达到一定程度之后，就算线程再多，也无法起作用相反甚至可能降低效率，因为会增加线程调度的开销。

进程与线程的区别⭐

定义本质 进程：操作系统资源分配的基本单位（比如内存、文件句柄）。 线程：进程内的执行调度基本单位（实际干活的 “执行流”）。 资源占用 进程：有独立的地址空间、内存等资源，进程间资源不共享。 线程：共享所属进程的所有资源（同一进程内的线程共用内存、文件等）。 开销成本 进程切换：开销大（需切换整个资源环境）。 线程切换：开销小（仅切换执行上下文，资源不用换）。 独立性与稳定性 进程：崩溃通常不影响其他进程（“隔离性强”）。 线程：崩溃会导致整个进程崩溃（因为共享资源）。

java代码实现多线程

api

api又叫应用程序编程接口，它是一套预先定义好的 “规则 / 工具”，让不同软件、组件能互相调用功能，不用关心对方内部是怎么实现的。大白话讲可以理解为别人写的一些函数/类，你直接拿来就用。 广义概念：标准库，第三方库，就算是你的同学你的同事提供的一段代码，你调用了也算。

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api的作用就是方便编程。

创建线程

操作系统提供的原生线程api是c语言的，不同操作系统提供的线程api，不一样。在java中，统一将线程封装成一个类Thread类（标准库提供），使用时无需导入，因为实在java.lang包下的类，而java.lang包是默认导入的。

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先不看源码，Thread里面有一个run方法，这个方法在Thread类中其实是一个空方法，需要自己重写定义。run方法相当于一个任务，我们在run中定义任务，然后启动线程就可以执行任务。

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我们直接用t对象调用run方法，运行结果heloo Thread没问题。 但是，我们使用t.start();结果会是什么呢？

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结果和run方法一样。 其实start方法是真正的创建了一个新的线程，线程在执行过程中执行了run任务，以此输出结果。 虽然run和start输出结果相同，但是内部逻辑有很大不同。

多线程

我前面说，main也是一个线程，如果这两个线程同时在执行一段很长的程序，在执行过程中，这两个线程会不会相互影响呢？

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这段代码的运行结果很出乎预料，按照常理来说，似乎应该thread的循环一直执行才对，但是实际运行中，main和thread却是交替运行的。 由于对计算机来说，运行速度太快了，其实我运行这段代码时，输出窗口滑动飞快，我们可以使用一些办法来降低一下运行速度，以便更好地观察抢占过程。

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sleep需要使用类名调用，是一个静态方法，它的作用是让线程休眠xxx毫秒。但是这个方法使用时会有编译期异常

知识回溯： 编译期异常== 受查异常 运行时异常== 非受查异常 我们处理异常时可以使用throws声明异常，或者try catch处理异常。

在main函数里，这两种方法都可以消除报错，但是Thread里面不可以用throws处理。因为：

Java 要求：子类重写父类方法时，声明抛出的 “检查型异常（Checked Exception）”，不能比父类方法声明的更宽泛。 原因： 当调用者使用 “父类引用” 调用方法时（这是 Java 多态的常见场景），调用者只会根据 “父类方法的异常声明” 来处理异常。如果子类方法抛出了 “更宽泛” 的检查型异常，而调用者没处理，就会导致编译错误（因为检查型异常必须显式处理），破坏了代码的兼容性。 如果父类方法没声明任何检查型异常，说明 “调用者无需处理任何检查型异常”。此时子类重写方法也不能声明任何检查型异常（因为 “无异常” 是最狭窄的范围，任何检查型异常都比它宽泛）

此处main方法可以随便throw抛异常处理，MyThread类因为父类没有抛异常只能使用try catch处理

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我们可以看到，hello thread和hello main并非按照严格先后顺序执行，因为线程的调度顺序在多线程时是随机的，本质上是一种“抢占式执行”的逻辑。

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修改代码后，结果变化的原因： t.run()只是单纯的调用run方法使用，没有产生新的线程，本质上只有一个main线程，所以不会发生抢占。

第三方工具可视化多线程

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我们在jdk目录下的bin文件夹里面（每个人的jdk目录可能不一样） 找到这样一个程序：

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进去之后点击线程：

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在这之中大部分都是内置线程，启动任何线程都会同时启动这些线程。 这里只有我们手动启动的main线程一个。

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通过这个可以看到线程运行的情况，到哪一步了。 下面我们注释掉run(),运行t.start():

就能看到我们启动创建的Thread-0了。

总结

本文围绕 Java 多线程展开，先明确进程是操作系统资源分配的基本单位、线程是 CPU 调度的基本单位，线程共享所属进程资源且创建销毁开销更小，同时对比了进程与线程在资源占用、开销、稳定性等方面的核心差异；接着介绍了 Java 通过标准库 Thread 类实现多线程的方式，强调重写 run 方法定义任务、调用 start 方法才是真正启动新线程（直接调用 run 仅为普通方法执行），并通过代码示例展示了多线程的抢占式执行特性；还补充了 API 的概念、线程休眠时的异常处理规则（子类重写父类方法不能抛更宽泛的受查异常），以及使用 jconsole 工具可视化查看线程的方法，完整呈现了多线程的基础核心知识。