带你认识线程-编程知识

线程的概念

前言： 一个程序运行起来，就会对应一个进程，例如，启动一个 Java 程序，就会创建一个 Java 进程。进程也被称为系统分配资源的基本单位。

一个进程可以包含一个线程，也可以包含多个线程（不能包含0个线程）；线程是系统调度执行的基本单位，也被称为轻量级(Lignt Weight Process)

创建线程

在这里插入图片描述关于线程的创建，各位亲们，请详见博主的另一篇博客《Java 中创建线程(Thread)的五种方法》

使用多线程的原因

主要原因

单核CPU的发展遇到了瓶颈，要想提高算力，就需要多核CPU，而并发编程能更充分利用多核CPU资源，将计算逻辑分配到多个处理器核心上，显著减少程序的运行时间，并且随着更多处理器核心的加入而变得更加高效
有些任务场景需要"等待IO"，为了让等待IO的时间能够去做一些其他的工作，也需要用到并发编程。
理解： 就比如一些复杂的业务逻辑，当你在京东App上购物时，你购买一个东西时就涉及到了一笔订单的创建：插入订单数据，生成订单快照，发送邮件通知卖家和记录货品销售数量等。作为用户的你，从确认订购开始，就要等待上述的操作全部完成才能看到订购成功的结果。
解决： 使用多线程技术，将比如生成订单快照，发送邮件等数据一致性不强的操作派发给其它的线程，就可以显著缩短响应时间，从而提示用户购物体验

次要原因： 虽然多进程也能实现并发编程，但是线程比进程更轻量，同一个进程的线程之间，共享了资源 ( 内存＋文件描述符表等)
体现如下：
1.创建线程比创建进程更快；
2.销毁线程比销毁进程更快；
3.调度线程比调度进程更快；

进程的状态

Java 线程的状态

状态名称	说明
NEW	Thread 对象有了，但还没调用 start()，系统内部的线程还未创建
RUNNABLE	就绪状态：指的是这个线程“随叫随到” 以下 2 种情况： 1. 这个线程正在 CPU 执行 2. 这个线程虽然没在 CPU 执行，但是随时可以调度到 CPU 上执行
TERMINATED	线程已经终止了，内核中的线程已经销毁了，但是 Thread 对象还在
WAITING	阻塞：死等进入的阻塞
TIMED_WAITING	阻塞：在进行带有超时时间的等待
BLOCKED	阻塞：进行锁竞争的时候产生的阻塞

注：只要线程出现WAITING，TIMED_WAITING， BLOCKED 中的任意一个状态，都是阻塞，只是产生这几个状态的原因不一样

作图理解：

在这里插入图片描述

启动线程

线程对象在初始化完成之后，调用 start() 方法就可以启动。
线程 start() 方法的含义是：当前线程同步告知 Java 虚拟机，只要线程规划器空闲，应立即启动调用 start() 方法的线程。
调用 start 方法，才真的在操作系统的底层创建出一个线程

中断/终止线程

中断可以理解为线程的一个标识位属性，它表示一个运行中的线程是否被其他线程进行了中断操作。

终止线程，在Java中都只是"提醒,建议"，真正要不要终止，还得线程本体来进行决定的!!
t 线程，正在执行，其他线程，只能提醒一下t是不是要终止了，t 收到这样的提醒之后，也还是得自己决定的。终止就好比其他线程对该线程打了一个招呼

停止线程的常见方式有以下2种：

通过共享的标记来进行沟通
调用 interrupt() 方法来通知

示例1: 使用自定义的变量来作为标志位
核心思路：让需要终止的线程的入口方法尽快执行结束(跳出循环,还是尽快return都可以)
代码示例：

package Thread;/*** Created with IntelliJ IDEA.* Description:* User: fly(逐梦者)* Date: 2024-03-29* Time: 10:44*/
public class Demo10 {private static boolean isRunning = true;public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(()-> {while (isRunning){System.out.println("hello thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}System.out.println("t 线程已经结束了");});t.start();try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}// 3s 之后，主线程修改 isRunning 的值，从而通知 t 结束System.out.println("控制 t 线程结束");isRunning = false;}
}

这里的isRunning不能设置为局部变量，只能设置为静态成员变量

原因： 涉及到变量捕获，作为lambda或者匿名内部类，都能捕获到外面一层作用域中的变量名，就可以使用的。
但是变量捕获，有一个前置条件，就是要求变量得是final(常量)或者“事实" final"，isRunning变量涉及到修改操作，变量捕获失败，javac 无法编译通过，编译器会给你爆红提示报错；
设置为静态成员变量就不是变量捕获了，而是内部类访问外部类的成员，此时 lambda 本质上就是一个匿名内部类，实现了函数式接口

上述代码的缺点： 有些情况下，main 线程是无法及时把 t 线程终止掉

代码运行结果：

在这里插入图片描述

示例2: 使用 Thread.interrupted() 代替自定义标志位
刚才是定义了一个boolean变量，实际上Thread 里面内置了一个，使用内置的标志位，功能要更强大
代码示例：

package Thread;/*** Created with IntelliJ IDEA.* Description:* User: fly(逐梦者)* Date: 2024-03-29* Time: 11:19*/
public class Demo11 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(() -> {while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {System.out.println("hello thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {
//                    throw new RuntimeException(e);e.printStackTrace();}}});t.start();try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}t.interrupt();}
}

Thread.currentThread() => 是个static方法，这个方法，能够获取到当前线程，可以能够获取到 t 这个引用
isInterrupted() => 线程内置的标志位，boolean 类型变量，true 表示线程要终止了，false表示线程要继续执行
t.interrupt() => 这个方法，相当于示例1的设置 boolean 值为 true，并且除了能设置boolean值，还可以唤醒 sleep等阻塞的方法。即使正在sleep(10s)，刚休眠1s按照示例1/第一种写法，必须再等待9s，才能让线程结束(sleep结束了,才能继续进行循环判定); 示例2/第二种写法，则立即就会让 sleep抛出一个InterruptedException异常，不会再等待，立即就唤醒了

当使用 Interrupt 方法之后，此时，要不要结束，都是t线程自己决定的!!!

代码运行结果：
在这里插入图片描述

现象： sleep 在抛出异常后，没有立即终止，而是继续循环打印。
原因： 出现这个现象,还是 sleep在搞鬼；
如果代码没有sleep，确实是直接修改了标志位就完了；
如果有 sleep,并且是触发 Interrupt 的时候，线程正在 sleep，sleep 被唤醒的同时，就会清除刚才的标志位(又改回false )；
之所以要改回来，就是把控制权，转交给作为程序员的我们.

如果想立即结束，直接在 catch 语句中加个break, 即可。至于稍后结束，还是不想结束，稍微修改下代码就行了
相关代码：

    Thread t = new Thread(() -> {while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {System.out.println("hello thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {
//                    throw new RuntimeException(e);
//                    e.printStackTrace();break;}}});t.start();

运行结果：
在这里插入图片描述

线程等待

存在问题的代码：

public static void main(String[] args) {Thread t  = new Thread(()->{System.out.println("hello thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}});t.start();for (int i = 0; i < 3; i++) {System.out.println("hello main");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}System.out.println("main end");
}

运行结果：
在这里插入图片描述
分析原因

根本原因： 多个线程，在系统中的调度顺序，是无序的(抢占式执行)，作为程序猿的我们，期望程序的结果是稳定的，不应该是"随机"的
希望在随机的体系上，加入一些控制，让结果变的不那么随机

问题： 多个线程什么时候被调度执行，不确定 => 多个线程谁先执行结束，不确定

解决： 通过线程等待(join)，来确定线程结束的先后顺序

join 相关函数

函数返回值	方法及其作用	个人理解
void	join() Waits for this thread to die.	这个join无参数版本 (很少使用) 死等，不见不散只要 t 不结束，join 就会一直等待下去
void	join(long millis) Waits at most millis milliseconds for this thread to die.	（常用）等待 N 毫秒比如，写了等待10ms，如果10ms之内, t 线程结束了，直接返回如果10ms 到了，t 还没结束，不等了，代码继续往下执行了
void	join(long millis, int nanos) Waits at most millis milliseconds plus nanos nanoseconds for this thread to die.	等待 N 毫秒又 M 纳秒 (几乎不用)

具体实现： 由于上述代码中， main 和 t 线程，之间的结束顺序是不确定的，如果希望让代码里面的t能够先结束, main后结束,就可以在main 中使用线程等待(join)

代码如下：

package Thread;/*** Created with IntelliJ IDEA.* Description:* User: fly(逐梦者)* Date: 2024-03-30* Time: 2:06*/
public class Demo12 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 3; i++) {System.out.println("hello thread");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}});t.start();for (int i = 0; i < 3; i++) {System.out.println("hello main");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}t.join();System.out.println("main end");}
}

运行结果：

在这里插入图片描述

main 中调用上述 join 方法，有以下两种可能:
1.如果t线程此时已经结束了，此时join 就会立即返回 => 没涉及到任何阻塞操作直接往下执行了
2.如果t线程此时还没结束，此时 join 就会阻塞等待，一直等待到t线程结束之后, join才能解除阻塞,继续执行 => 这就确保了 main 线程—定是后结束
阻塞： 该线程暂时不参与cpu调度执行，解除阻塞继续执行，线程重新参与到cpu调度了

注意：可怜的main线程 -> main 一般情况都不会被其它线程 join，即是不会被等待的 ~~ 批准：main 你什么时候才能摆脱舔狗的身份啊！！！