4月14日总结

java学习

一.多线程

简介：多线程是计算机科学中的一个重要概念，它允许程序同时执行多个任务或操作。在单个程序内部，多线程使得代码可以并行执行，从而提高程序的性能和响应速度。

这里先来介绍一下创建多线程的几种方法。

1.扩展java.lang.Thread类

我们可以创建一个类，继承Thread，并且重写里面的run方法，将这个线程要去做的事写在run方法里面，在主程序实例化一个对象，在通过start启动它，这样就会创建另外一个子线程去执行run方法里面的功能。

 public static void main(String[] args) {Thread t1=new Thread1("A");Thread t2=new Thread1("B");Thread t3=new Thread1("C");t1.start();t2.start();t3.start();}

public class Thread1 extends Thread{private String name;public Thread1(String name){this.name=name;}@Overridepublic void run() {for(int i=1;i<=3;i++){System.out.println(name+"线程执行:"+i);}}
}

C线程执行:1
A线程执行:1
B线程执行:1
A线程执行:2
C线程执行:2
A线程执行:3
B线程执行:2
C线程执行:3
B线程执行:3

可以看到，我们创建的三个子线程的任务交替进行。

为了看的更清楚，我们可以加点提示。

 public static void main(String[] args) {System.out.println("主线程执行");Thread t1=new Thread1("A");Thread t2=new Thread1("B");Thread t3=new Thread1("C");t1.start();t2.start();t3.start();System.out.println("主线程结束");}

主线程执行
主线程结束
B线程执行:1
A线程执行:1
C线程执行:1
A线程执行:2
B线程执行:2
A线程执行:3
C线程执行:2
B线程执行:3
C线程执行:3

为什么主线程开始和结束都最快呢，因为主线程执行到子线程的创建不会停下，这也是多线程的优势，如果不加多线程，主线程会为了执行某个任务而停下，所以主线程会执行很快，子线程是主线程结束后才来时执行的，我们也可以知道，运行时会将所有线程的任务执行完才会停止。

2.实现java.lang.Runnable接口

相比于上一个方法，当前方式创建子线程更具有优势。

1》继承Thread只能单继承，Runnable可以多实现。

2》可以搭配线程池使用

3》适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源

4》代码可以被多个线程共享，代码和数据独立

下面我们看看实现方式

public class Thread1 implements Runnable{private String name;public Thread1(String name){this.name=name;}@Overridepublic void run() {for(int i=1;i<=3;i++){System.out.println(name+"线程执行:"+i);}}
}

public static void main(String[] args) {System.out.println("主线程执行");Thread1 t1=new Thread1("A");Thread1 t2=new Thread1("B");Thread1 t3=new Thread1("C");new Thread(t1).start();new Thread(t2).start();new Thread(t3).start();System.out.println("主线程结束");}

主线程执行
主线程结束
A线程执行:1
B线程执行:1
C线程执行:1
B线程执行:2
A线程执行:2
B线程执行:3
C线程执行:2
A线程执行:3
C线程执行:3

3.实现Callable接口

相比于前面两种方法，实现Callable接口可以有返回值，还需要借助FutureTask类，去获取返回结果。

实现方法：

public class Thread1 implements Callable<Integer> {private int n;public Thread1(int n){this.n=n;}@Overridepublic Integer call() throws Exception {int sum = 0;for (int i = 1; i <= n; i++) {sum+=i;}System.out.println(1+"-"+n+"之间的和："+sum);return sum;}
}

 public static void main(String[] args) throws Exception {System.out.println("主线程执行");Thread1 t1=new Thread1(100);FutureTask<Integer> task=new FutureTask<>(t1);new Thread(task).start();System.out.println("主线程结束");}

主线程执行
主线程结束
1-100之间的和：5050

我们还可以调用FutureTask对象的get()方法，去回去返回值。、

4.线程池

简介：线程池是一种线程管理机制，用于优化多线程的创建、使用和销毁过程。它在程序启动时创建一定数量的线程，并将它们保存在一个线程池中。当需要执行任务时，线程池中的线程会被重复利用，而不是每次都创建新线程，从而降低了线程创建和销毁的开销，提高了程序的性能和响应速度。

这里搭配Runnable使用

public class Thread1 implements Runnable{@Overridepublic void run() {for(int i=1;i<=3;i++){System.out.println(Thread.currentThread()+"线程执行:"+i);}}
}

public static void main(String[] args) throws Exception {System.out.println("主线程执行");ThreadPoolExecutor tpool=new ThreadPoolExecutor(3,5,4,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(10) );Thread1 r1=new Thread1();tpool.execute(r1);tpool.execute(r1);tpool.execute(r1);tpool.execute(r1);tpool.shutdown();System.out.println("主线程结束");}

主线程执行
主线程结束
Thread[pool-1-thread-1,5,main]线程执行:1
Thread[pool-1-thread-2,5,main]线程执行:1
Thread[pool-1-thread-3,5,main]线程执行:1
Thread[pool-1-thread-2,5,main]线程执行:2
Thread[pool-1-thread-1,5,main]线程执行:2
Thread[pool-1-thread-2,5,main]线程执行:3
Thread[pool-1-thread-3,5,main]线程执行:2
Thread[pool-1-thread-1,5,main]线程执行:3
Thread[pool-1-thread-2,5,main]线程执行:1
Thread[pool-1-thread-3,5,main]线程执行:3
Thread[pool-1-thread-2,5,main]线程执行:2
Thread[pool-1-thread-2,5,main]线程执行:3

ThreadPoolExecutor里面的参数

依次是开始的线程数，最大的线程数（-开始的线程数为预备线程数），线程存活时间（空闲多久后销毁），时间格式，工作队列。

5.总结

多线程的特点和优势：

1. 并发执行：多线程允许程序的多部分（线程）在同一时间片段内并行执行，从而实现并发。

2. 资源共享：多个线程可以共享相同的内存地址空间，这使得数据共享和通信更加容易和高效。

3. 更高的性能：在多核或多处理器系统中，多线程可以充分利用硬件资源，提高程序的执行效率。

4. 提高响应性：通过将阻塞或耗时的任务放在单独的线程中执行，可以确保用户界面的响应性。

多线程的挑战：

1. 同步问题：多个线程访问和修改共享数据可能导致数据不一致或冲突，需要使用同步机制如互斥锁、信号量等来解决。

2. 死锁和竞态条件：不恰当地使用同步机制可能导致死锁或竞态条件，这是多线程编程中常见的问题。

3. 调试和测试：多线程程序的调试和测试通常比单线程程序更加困难，因为需要考虑到各种可能的执行路径和并发条件。

多线程的应用场景：

1. 图形用户界面（GUI）应用程序：如浏览器、文本编辑器等，通过多线程确保用户界面的流畅和响应。

2. 服务器和网络编程：如Web服务器、数据库服务器等，通过多线程处理并发请求。

3. 并行计算和数据处理：如科学计算、图像处理、机器学习等，通过多线程提高计算效率。

总的来说，多线程是一种强大的编程模型，它可以提高程序的性能和响应速度，但同时也带来了一些复杂性和挑战，需要开发者有一定的经验和技巧来有效地应用。