[高并发]Java高并发编程系列开山篇--线程实现

Java是最早开始有并发的语言之一,再过去传统多任务的模式下,人们发现很难解决一些更为复杂的问题,这个时候我们就有了并发.

引用

多线程比多任务更加有挑战。多线程是在同一个程序内部并行执行，因此会对相同的内存空间进行并发读写操作。这可能是在单线程程序中从来不会遇到的问题。其中的一些错误也未必会在单CPU机器上出现，因为两个线程从来不会得到真正的并行执行。然而，更现代的计算机伴随着多核CPU的出现，也就意味着不同的线程能被不同的CPU核得到真正意义的并行执行。

那么,要开始Java并发之路,就要开始从java线程开始说起.

本篇幅将是本系列博客的开山篇,也就是基础线程的复习.

线程简介

线程百科

1.  `线程，有时被称为轻量级进程(Lightweight  Process，LWP），是程序执行流的最小单元。一个标准的线程由线程ID，当前指令指针(PC），寄存器集合和堆栈组成。另外，线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点儿在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。`

线程优点

资源利用率更好

程序设计在某些情况下更简单

程序响应更快

线程代价

设计更复杂

上下文切换的开销上升

增加资源消耗

线程的实现方式

线程我们有不同的实现方式,生产环境中用到的也有所不同,那么,我们先来通过Demo看一下每种实现方式的区别.

通过Thread 实现的线程

1.  `public  class  Demo1  {`
2.  `public  static  void main(String args[])  {`
3.  `Thread thread =  Thread.currentThread();`
4.  `System.out.println("当前线程:"  + thread);`6.  `thread.setName("hyh thread");//修改线程名称`8.  `System.out.println("修改名称之后:"  + thread);`10.  `try  {`
11.  `for  (int a =  5; a >  0; a--)  {`
12.  `System.out.println(a);`14.  `thread.sleep(1000);`
15.  `}`
16.  `}  catch  (Exception e)  {`
17.  `System.out.println("出现异常");`
18.  `}`
19.  `}`

通过集成Runnable接口实现

Demo2.class 清单:

1.  `public  class  Demo2  implements  Runnable  {`3.  `Thread t;`5.  `//空构造函数`
6.  `Demo2()  {`
7.  `t =  new  Thread(this,  "测试线程");`
8.  `System.out.println("子线程"  + t);`
9.  `t.start();`
10.  `}`12.  `public  void run()  {`
13.  `try  {`
14.  `for  (int a =  5; a >  0; a--)  {`
15.  `System.out.println("子线程"  + a);`
16.  `Thread.sleep(1000);`
17.  `}`
18.  `}  catch  (InterruptedException e)  {`
19.  `System.out.println("异常");`
20.  `}`
21.  `System.out.println("退出子线程");`
22.  `}`
23.  `}`25.  `/**`
26.  `* 主类`
27.  `*/`
28.  `class  ThreadDemo  {`
29.  `public  static  void main(String args[])  {`
30.  `new  Demo2();//创建一个新线程`
31.  `try  {`
32.  `for  (int i =  5; i >  0; i--)  {`
33.  `System.out.println("主线程:"  + i);`
34.  `Thread.sleep(1000);`
35.  `}`
36.  `}  catch  (InterruptedException e)  {`
37.  `System.out.println("主线程异常");`
38.  `}`
39.  `//主线程退出`
40.  `System.out.println("主线程退出");`42.  `}`
43.  `}`

通过集成 Thread 重写run方法实现

1.  `public  class  Demo3  extends  Thread  {`
2.  `public  Demo3()  {`
3.  `//创建新线程`
4.  `super("线程Demo");`
5.  `System.out.println("子线程:"  +  this);`
6.  `start();`
7.  `}`9.  `@Override`
10.  `public  void run()  {`
11.  `try  {`
12.  `for  (int a =  5; a >  0; a--)  {`
13.  `System.out.println("子线程:"  + a);`
14.  `Thread.sleep(500);`
15.  `}`
16.  `}  catch  (InterruptedException e)  {`
17.  `System.out.println("子程序异常");`
18.  `}`
19.  `}`21.  `}`23.  `class  MasterThread  {`
24.  `public  static  void main(String args[])  {`
25.  `new  Demo3();//创建新线程`27.  `try  {`
28.  `for  (int i =  5; i >  0; i--)  {`
29.  `System.out.println("主线程:"  + i);`
30.  `Thread.sleep(1000);`
31.  `}`
32.  `}  catch  (InterruptedException e)  {`
33.  `System.out.println("主程序异常");`
34.  `}`
35.  `System.out.println("主程序退出...");`
36.  `}`
37.  `}`

三个线程的实现

在日常生产中,使用线程可以通过实现Runnable接口.下面我们通过该方法实现简单的三个线程Demo

结构: 创建一个Demo4类,另外一个主类MultThreadDemo.

清单:

1.  `public  class  Demo4  implements  Runnable  {`
2.  `//全局变量`
3.  `String name;`
4.  `Thread thread;`6.  `//构造器`
7.  `public  Demo4(String th)  {`
8.  `name = th;`
9.  `thread =  new  Thread(this, name);`
10.  `System.out.println("新线程"  + thread);`
11.  `//开始线程`
12.  `thread.start();`
13.  `}`15.  `//重写run方法`
16.  `public  void run()  {`
17.  `try  {`
18.  `for  (int a =  5; a >  0; a--)  {`
19.  `System.out.println(name +  ":"  + a);`
20.  `Thread.sleep(1000);`
21.  `}`
22.  `}  catch  (InterruptedException e)  {`
23.  `System.out.println("异常");`
24.  `}`
25.  `System.out.println(name +  "线程结束");`
26.  `}`
27.  `}`29.  `/**`
30.  `* 测试类`
31.  `*`
32.  `* @author hyh`
33.  `*/`
34.  `class  MultThreadDemo  {`36.  `public  static  void main(String[] args)  {`
37.  `//创建三个线程`
38.  `Demo4 thread_1 =  new  Demo4("线程一");`
39.  `Demo4 thread_2 =  new  Demo4("线程二");`
40.  `Demo4 thread_3 =  new  Demo4("线程三");`
41.  `//查看状态`
42.  `System.out.println("线程一状态:"  + thread_1.thread.isAlive());`
43.  `System.out.println("线程二状态:"  + thread_2.thread.isAlive());`
44.  `System.out.println("线程三状态:"  + thread_3.thread.isAlive());`46.  `try  {`
47.  `System.out.println("等待其他线程结束");`
48.  `//使用join确保主线程最后运行`
49.  `thread_1.thread.join();`
50.  `thread_2.thread.join();`
51.  `thread_3.thread.join();`
52.  `}  catch  (InterruptedException e)  {`
53.  `System.out.println("线程异常");`55.  `}`
56.  `//查看状态`
57.  `System.out.println("线程一:"  + thread_1.thread.isAlive());`
58.  `System.out.println("线程二:"  + thread_2.thread.isAlive());`
59.  `System.out.println("线程三:"  + thread_3.thread.isAlive());`
60.  `}`
61.  `}`

到此,开山Demo完成.

思考:进程与线程的比较

进程

资源分配的基本单位。

所有与该进程有关的资源，都被记录在进程控制块PCB中。

进程处理机的调度单位，拥有完整的虚拟地址空间。当进程发生调度时，不同的进程拥有不同的虚拟地址空间，而同一进程内的不同线程共享同一地址空间。

线程与资源分配无关，属于某一个进程，并与其他线程共享进程资源。

线程只由相关堆栈（系统栈或用户栈）寄存器和线程控制表TCB组成。寄存器可被用来存储线程内的局部变量，但不能存储其他线程的相关变量。

进程在多线程中，进程不是一个可执行的实体。

两者比较：

**调度和切换：**线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。

**通信：**进程间通信IPC，线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）来进行通信——需要进程同步和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性。

**地址空间和其它资源（如打开文件）：**进程间相互独立，同一进程的各线程间共享。某进程内的线程在其它进程不可见。

（本篇完）