Java 线程到底是并行还是并发线程是java程序的并行机制

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lgmyxbjfu 2024-04-09 21:22:01

文章标签 Java 线程到底是并行还是并发 java 多线程创建进程创建线程 文章分类 Java 后端开发

文章目录

1 并发和并行
2 进程和线程

2.1 进程与线程的区别

3 创建进程

3.1 在 Java 中创建进程

3.1.1 通过 Runtime 类的 exec() 方法
3.1.2 ProcessBuilder 创建进程

4 创建线程

4.1 继承Thead类
4.2 Runnable接口
4.3 使用Callable和Future

5 三种方式的对比

5.1 实现Runnable/Callable接口相比继承Thread类的优势
5.2 Callable和Runnable的区别

1 并发和并行

并行：指两个或多个时间在同一时刻发生（同时发生）；

并发：指两个或多个事件在一个时间段内发生。

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；单核处理器，CPU时间片切换使用，并发执行程序。

2 进程和线程

进程：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：进程内部的一个独立执行单元；一个进程可以同时并发的运行多个线程，可以理解为一个进程便相当于一个单 CPU 操作系统，而线程便是这个系统中运行的多个任务。

2.1 进程与线程的区别

进程：有独立的内存空间，进程中的数据存放空间（堆空间和栈空间）是独立的，至少有一个线程。

线程：堆空间是共享的，栈空间是独立的，线程消耗的资源比进程小的多。

进程之间不能共享内存，而线程之间可以共享内存。

3 创建进程

3.1 在 Java 中创建进程

在 windows 操作系统中，创建一个进程通常就是打开某个应用软件。

3.1.1 通过 Runtime 类的 exec() 方法

Runtime: 允许应用程序和应用正在运行的环境交互

Runtime run = Runtime.getRuntime();
//打开记事本
run.exec("notepad");

3.1.2 ProcessBuilder 创建进程

ProcessBuilder用来创建一个操作系统进程。

public static void main(String[] args) throws IOException {
       // 执行命令 
        ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("ls");
        Process process = pb.start();
        String line;
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream(), "GBK"));
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            System.out.println(line);
        }
        reader.close();
    }public static void main(String[] args) throws IOException {
        ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("ls");
        Process process = pb.start();
        String line;
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream(), "GBK"));
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            System.out.println(line);
        }
        reader.close();
        // 打开应用程序
        ProcessBuilder p = new ProcessBuilder("C:/Program Files/Notepad++/Notepad++.exe");
        p.start();
}

4 创建线程

Java中创建线程主要有三种方式：
1.继承Thread类
2.实现Runnable接口
3.使用Callable和Future

4.1 继承Thead类

继承Thread类并重写run方法
创建线程对象
调用该线程对象的start()方法来启动线程

public class CreateThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        new ThreadTest().start();
    }
}

class ThreadTest extends Thread{
    @Override
    public void run() {
    
    }
}

4.2 Runnable接口

定义一个类实现Runnable接口，并重写该接口的run()方法
创建 Runnable实现类的对象，作为创建Thread对象的target参数，此Thread对象才是真正的线程对象
调用线程对象的start()方法来启动线程

public class CreateThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        RunnableTest runnableTest = new RunnableTest();
        new Thread(runnableTest, "线程名").start();
    }
}

class RunnableTest implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
      
    }
}

注意：启动线程是调用 start() 方法，而不是调用 run() 方法。

4.3 使用Callable和Future

Callable接口提供了一个call()方法作为线程执行体，call()方法比run()方法功能要强大：call()方法可以有返回值，可以声明抛出异常。Callable是一个函数式接口

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

Future接口来接收Callable接口中call()方法的返回值。

Java 线程到底是并行还是并发线程是java程序的并行机制_Java 线程到底是并行还是并发

使用Callable和Future创建线程的步骤如下：

定义一个类实现Callable接口，并重写call()方法，该call()方法将作为线程执行体，并且有返回值
创建Callable实现类的实例，使用FutureTask类来包装Callable对象
使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动线程
用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值

public class CallableTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new MyCallable());
        new Thread(futureTask).start();

        try {
            System.out.println("子线程的返回值: " + futureTask.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class MyCallable implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            sum += i;
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running: " + sum);
        return sum;
    }
}