多线程

前言：上文主要了解到了进程，那么为啥需要引入进程呢？

或者说为啥要有进程呢？

其实这里最主要的目的是为了解决　并发编程　这样的问题。

了解：

这里 cpu 进入了多核心的时代，想要进一步提高程序的执行速度，就需要充分的利用CPU的多核心资源.

cpu 再往小了做就比较困难，此时先要通过单核心提高执行速度就遇到了困难，既然一个核心不行那么多个核心呢？显然是可以的，要不一句话人多力量大吗。

但是不是说 cpu的核心多了，程序一下就跑的快了，还需要你的程序代码能供把这些 cpu 核心给用上。

引出多线程

回到进程这里，关于我们的多进程编程，已经是可以解决并发编程的问题(可以利用cpu的多核资源) ，但是因为频繁的创建和销毁进程对cpu的资源开销是比较大的，调度进程同样也是，另外使用进程会拖慢了我们的运行速度。

正因为使用进程，开销比较大速度比较慢，为了解决这个问题我们的线程就应运而生 , 这里线程也称为 轻量级进程

那么为啥说进程的开销比较大呢？

这里主要就在 资源分配 / 回收上 , 之前说过进程是分配资源的最小单位，我们想要创建进程就需要给它分配资源 (内存资源，硬盘资源等)，此时分配资源就需要花费一定的时间.

那么为啥说线程的开销小速度快呢？

其实也就是线程将分配资源/ 回收上 / (申请资源和回收资源) 的这一部分开销给省略了

为了好理解这里举一个例子：

那种流水线的厂子不知道大家进没进过，鄙人有幸在里面做过一天的事情，可以说是非常的累的。

假设有一个厂是生产手机的，一天能生产 1w部手机，但是市场上需求量非常高，导致一天生产 1w部手机可能不够，此时厂长就想要提高产量，让每天有 2 w 部手机产出，这里就有两种解决方式

1.在其他的方法重新开一个厂，然后两个厂同时生产那么此时是不是一天就可以达到2w部，

2.既然是流水线，那么是不是可以多增加一条流水线，此时是不是同样可以使一天 2 w 部 (假设之前的厂只有一条流水线，但大部分不可能是这个情况)

对比一下这两种方法，你觉的是 1 好还是 2 好显然是 2 好，因为重新开一个厂，需要挑选场地，建厂，装流水线等都是需要花钱的，而方法二新增一条流水线，就不需要花额外的钱去挑选场地，建厂。

这里是不是就可以认为方法一是使用进程，而方法二是线程呢？

既然将进程想象成厂，线程想象程流水线，这里就可以得出进程和线程之前的关系。

一个进程可以包含一个线程，也可以包含多个线程(注意：这里不能没有)

好理解：厂吗不可能没有流水线的，要不然咋生产商品赚钱呢做慈善吗，同样厂可以拥有一条，也可以拥有多条.

另外：正因为我们的厂内可以拥有多条流水线，那么是不是只有创建厂和新建第一条流水线的时候开销比较大，之后添加的流水线，就直接在厂内添加即可？放到进程和线程上来说，也就是我们启动第一个线程的时候开销是比较大的去申请资源 (没有资源咋办事吗)，后面的进程就省事了，因为是不会去申请和释放资源的直接用即可.

通过上面总结：一个进程可以包含多个线程程 , 这些线程之间共用同一份资源

补充：这里的资源指的是内存和文件描述符表

内存：线程1 new 的对象在线程 2 ， 3 ， 4 等都可以直接使用

文件描述符表 : 线程 1 打开的文件，在线程 2 ， 3 ， 4 等轴都可以直接使用 .

另外：操作实际调度的时候，是以线程为单位进行调度的.

回到上文所说的进程调度就不够准确，准确来说是以线程为单位来调度的 , 如果站在上文的角度说进程调度就相当于每一个进程只有一个线程的情况.

补充：这里每个进程中的线程都是独立在CPU上进行调度的，换句话来说线程是操作系统调度执行的基本单位

另外：一个线程就是一个 “执行流”. 每个线程之间都可以按照顺序执行自己的代码. 多个线程之间 “同时” 执行着多份代码.

看完上面，有没有想过我们要如何去描述一个线程呢？

在上文介绍的进程通过 PCB来描述的，那么线程是不是也是呢？

答案：我们的线程同样也是通过PCB来描述的.

注意：这里别晕，其实PCB对应的就是线程，为啥上文说是对应进程呢？因为是站在一个进程只有一个线程的角度，所以才会所对应PCB

此时就有趣了，既然线程也是通过 PCB 来描述的，那么进程又可以拥有多个线程，那么进程是不是会对应多个PCB呢？

没错我们的进程是可能对应多个PCB的，正因线程同样也是被PCB描述的，进程中又含有多个线程所以，进程就会对应多个PCB了，

在这里插入图片描述

那么还有一个问题：上文介绍过一对PCB的属性状态，上下文，优先级，记账信息，是每个线程都有自己的还是共同使用一个呢？

答案：每个线程都会拥有自己的各自记录各自的，但是同一进程里的PCB之间， pid是一样的，内存指针和文件描述符表也是一样的.

描述看完，再来像一个问题，既然我们使用多线程比较轻量，能提高效率，那么我们能不能一直创建线程呢？

答案不是的，虽然创建线程是能提高我们的效率但是，线程一多，会导致多个线程进行资源的竞争，此时肯定会有没有抢到的线程(资源就那么一份),此时就会拖慢我们的效率。

举例：

图一：

在这里插入图片描述

图二：

在这里插入图片描述

总结：进程和线程的区别 (注意 :这里是非常经典的面试题)

1.进程是包含线程的，一个进程可以含有多个线程

2.进程和线程都是处理并发编程的场景

3.进程比较重，线程比较轻 .

为啥进程重因为频繁的创建和消费进程的时候效率是非常低的(消耗的资源多) , 而线程就不会，

为啥线程轻因为只有启动第一个线程的时候才会去创建和消耗资源，其他的线程是公用同一份资源的。

4.进程是具有独立性的，每一个进程之间都拥有各自的虚拟地址空间，一个进程挂了，其他进程是不受影响的，而线程则不会，因为线程之间公用同一块资源，所以当其中一个线程出现了异常就可能导致整个进程崩溃

5.进程是操作系统分配资源的基本单位

6.线程是操作系统调度的执行的基本单位

理论知识看完，下面来看我们java如何进行多线程操作

Thread

引用：

线程是操作系统中的概念. 操作系统内核实现了线程这样的机制, 并且对用户层提供了一些 API 供用户使用(例如 Linux 的 pthread 库).

Java 标准库中 Thread 类可以视为是对操作系统提供的 API 进行了进一步的抽象和封装.

下面我们就通过 Thread 来创建我们的线程。

第一步：打开idea 创建类
在这里插入图片描述

第二步：创建 Thread 对象

在这里插入图片描述

问题一：为啥使用 Thread 类不需要通过 import 导入别的包？

问题二：你还见过那些类也是类似的.

答：我们之前见过的String ， StringBuilder ，StringBuffer 都是这样的，因为他们都是在java.lang底下的，因为java.lang 编译器会自动给我们导入.

问题看完了，回到上面，其实这里的线程还是没有创建完成，因为我们创建线程是希望线程成为一个独立的执行流(执行一段代码)，上面的程序并没有给他执行的任务。

那么这里的问题就来到了如何指定他的任务呢？

这里总共有 5种方法，下面就来看看

方法一：实现一个类继承Thread 重写run方法 .

在这里插入图片描述

run方法里面就写我们需要执行的任务 .

下面就来执行我们的程序看一下效果：

在这里插入图片描述

注意：只有我们通过 s.start() 去启动线程的时候才会创建线程，而 new 是不会创建线程的 .

之前说过我们的线程是用来解决并发编程的，上面并没有体现出来，下面我们来修改一下我们的代码，来看看如何并发的。

在这里插入图片描述

因为这里执行的非常快我们就可以通过 sleep 让线程休眠一秒来看执行效果

在这里插入图片描述

正因为抢占式执行，才会出现我们的线程安全问题 . 随机调度导致多个线程竞争同一份资源.

另外在来补充一下 t.run 与 t.start 的区别

在这里插入图片描述

扩充：通过 jdk 自带的工具jconsole 查看当前的 java 进程中的所有进程

在这里插入图片描述

图二：观察线程

在这里插入图片描述

图三：

在这里插入图片描述

此时第一种写法就完成了，下面来看第二种：

方法二：实现Runnable 接口

在这里插入图片描述

这里的Runnable 作用是描述一个要执行的任务 , run 方法是任务的执行细节.

这里我们不能直接通过 new Runnable （接口不能实例化）传给Thread 来执行，所以需要去实现一个类 MyRunnable ,然后通过 new 传给 Thread类.

可以看到，我们的任务是通过 Runnable 描述的，我们将任务传给了线程，这里就将线程和线程需要干的活进行了解耦合操作.

这里的好处就是未来的莫一天，我们要改代码，不用多线程了，使用多进程，或者线程池或者协程等此时代码的改动就比较小.

方法三：匿名内部类继承Thread 重写 run方法