Java 多线程（一）——多线程的实现方式

一、前言

<font face=黑体>Java 异常的处理方式与自定义异常 我们已经讲完了，从今天开始我们来学习多线程。

二、与多线程相关的概念

2.1、并发与并行

• 并发：<font face=黑体>指两个或多个事件在同一个时间段内发生，具体如下图所示：
  
• 并行：<font face=黑体>指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生），具体如下图所示：

2.2、进程与线程

• 进程：<font face=黑体>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。电脑中的任务管理器就有进程这个概念，如下所示：
  

• 线程：<font face=黑体>线程是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。

<font face=黑体>简而言之：一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中可以包含多个线程

2.3、线程调度

• <font face=黑体>分时调度
  <font face=黑体>所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间。
• <font face=黑体>抢占式调度
  <font face=黑体>优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，Java 使用的是抢占式调度。

三、多线程的创建方式

3.1、继承 Thread 类创建多线程

<font face=黑体>Java 使用 java.lang.Thread 类代表线程，所有的线程对象都必须是 Thread 类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java 使用线程执行体来代表这段程序流。Java 中通过继承 Thread 类来创建并启动多线程的步骤如下：

1. <font face=黑体>定义 Thread 类的子类，并重写该类的 run() 方法，该 run() 方法的方法体就代表了线程需要完成的任务，因此把 run() 方法称为线程执行体。
2. <font face=黑体>创建 Thread 子类的实例，即创建了线程对象。
3. <font face=黑体>调用线程对象的 start() 方法来启动该线程。

代码演示如下所示

public class MyThread extends Thread {

    // 定义指定线程名称的构造方法
    public MyThread(String name) {
        // 调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称
        super(name);
    }

    /**
     * 重写run方法，完成该线程执行的逻辑
     */
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(getName() + "：正在执行！" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建自定义线程对象
        MyThread mt = new MyThread("新的线程！");
        //开启新线程
        mt.start();
        //在主方法中执行for循环
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("main线程！" + i);
        }
    }
}

<font face=黑体>执行结果如下所示：


<font face=黑体>从执行结果我们可以看出，执行过程是随机的，两个线程一起抢夺 CPU 的执行权，谁抢到谁执行。

3.1.1、多线程原理

<font face=黑体>程序启动运行 main 时候，Java 虚拟机启动一个进程，主线程 main 在 main() 方法被调用时候被创建。随着调用 mt 对象的 start 方法，另外一个新的线程也启动了，这样，整个应用就在多线程下运行了。

<font face=黑体>当调用 mt.start() 方法时，会开辟新的栈空间，在栈空间执行线程对象的 run() 方法，每个线程都有自己独立的栈空间。

3.1.2、Thread 类常用方法

1. <font face=黑体>构造方法

   <font face=黑体>public Thread()：分配一个新的线程对象。

   <font face=黑体>public Thread(String name)：分配一个指定名字的新的线程对象。

   <font face=黑体>public Thread(Runnable target) :分配一个带有指定目标的新的线程对象。

   <font face=黑体>public Thread(Runnable target,String name) :分配一个带有指定目标新的线程对象并指定名字。

2. 常用方法

   <font face=黑体>public String getName() :获取当前线程名称。

   <font face=黑体>public void start() :启动线程，Java虚拟机调用此线程的run方法。

   <font face=黑体>public void run() :此线程要执行的任务在此处定义代码。

   <font face=黑体>public static void sleep(long millis) :使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停。

   <font face=黑体>public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。

3.2、实现 Runnable 接口创建多线程

<font face=黑体>Java 中通过实现 Runnable 接口来创建并启动多线程的步骤如下：

1. <font face=黑体>创建一个 Runnable 接口实现类；
2. <font face=黑体>在实现类中重写 Runnable 接口的 run() 方法，设置线程任务；
3. <font face=黑体>创建一个 Runnable 接口的实现类对象；
4. <font face=黑体>创建 Thread 类对象，构造方法传递 Runnable 接口的实现类对象；
5. <font face=黑体>调用 Thread 类中的 start() 方法，开启新的线程，执行 run() 方法。

代码演示如下所示

public class RunnableDemo implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        RunnableDemo r = new RunnableDemo();
        new Thread(r).start();

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + i);
        }
    }
}

四、小结

<font face=黑体>多线程的实现方式我们已经讲完了，下一节我们来讲线程安全。

五、源码

<font face=黑体>文章中用到的所有源码已上传至 github，有需要的可以去下载。