并发与并行

  • 并发:指两个或多个事件在同一个时间段内发生
  • 并行:指两个或多个事件在同一时刻发生(同时发生)

    在操作系统中,安装了多个程序,并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行,这在单CPU系统中,每一时刻只能有一道程序执行,即微观上这些程序是分时的交替运行,只不过是给人的感觉是同时运行,那是因为分时交替运行的时间是非常短的。
    而在多个CPU系统中,则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上(CPU),实现多任务并行执行,即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序,这样多个程序便可以同时运行。目前电脑市场上说的多核CPU,便是多核处理器,核越多,并行处理的程序越多,能大大的提高电脑运行的效率。

注意:单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的,只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理,线程也是一样的,从宏观角度上理解线程是并行运行的,但是从微观角度上分析却是串行运行的,即一个线程一个线程的去运行,当系统只有一个CPU时,线程会以某种顺序执行多个线程,我们把这种情况称之为线程调度。

线程与进程

  • 进程: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。
  • 线程: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。

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。

线程调度

  • 分时调度
    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。
  • 抢占式调度
    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。
    • 设置线程的优先级
    • 抢占式调度详解
      大部分操作系统都支持多进程并发运行,现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如:现在我们上课一边使用编辑器,一边使用录屏软件,同时还开着画图板,dos窗口等软件。此时,这些程序是在同时运行,“感觉这些软件好像在同一时刻运行着”。
      实际上,CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而言,某个时刻,只能执行一个线程,而CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉更快,看上去就是在同一时刻运行。其实,多线程程序并不能提高程序的运行速度,但能够提高程序运行效率,让CPU的使用率更高。

创建线程一:继承Thread

  • 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.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.创建Thread子类的实例,即创建了线程对象,
3.调用线程对象的start()方法来启动该线程。

创建线程二:实现Runable

  • 采用java.lang.Runable也是非常常见的一种,我们只需要重写run方法即可。

步骤如下:
1.定义Runable接口的实现类,并重写该接口的run()方法,该run(0方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
2.创建Runnable实现类的实例,并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象,该Thread对象才是真正的线程对象。
3.调用线程对象的start()方法来启动线程。

通过实现Runnable接口,使得该类有了多线程类的特征。run()方法是多线程程序的一个执行目标。所有的多线程代码都在run方法里面。Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。
在启动多线程的时候,需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnable target)构造出对象,然后调用Thread对象的start()方法来运行多线程代码。
实际上所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此,不管是继承Thread类还是实现Runnable接口来实现多线程,最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的,熟悉Thread类的API是进行多线程编程的基础。

Runnable对象仅仅作为Thread对象的target,Runnable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。而实际的线程对象依然是Thread实例,只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。

Thread和Runnable的区别

如果一个类继承Thread,则不适合资源共享。但是如果实现了Runnable接口的话,则很容易的实现资源共享。
总结:

实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势:
1.适合多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源
2.可以避免java中的单继承的局限性
3.增加程序的健壮性,实现解耦操作,代码可以被多个线程共享,代码和线程独立
4.线程池只能放入实现Runnable或Callable类线程,不能直接放入继承Thread的类

扩充:在java中,每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程,一个是垃圾收集线程,因为每当使用java命令执行一个类的时候,实际上都会启动一个jvm,每一个jvm其实就是在操作系统中启动了一个进程。

匿名内部类方式实现线程的创建

使用线程的匿名内部类方式,可以方便的实现每个线程执行不同的线程任务操作。
使用匿名内部类的方式实现Runnable接口,重写Runnable接口中的run方法:


    public static void main(String[] args) {
        Runnable t = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0 ; i < 20 ;i++){
                    System.out.println("张宇:"+i);
                }
            }
        };
        new Thread(t).start();
        for(int i = 0 ; i < 20 ; i++){
            System.out.println("费玉清:"+i);
        }
    }