java虛擬機中多線程是怎樣總結的

本篇文章為大家展示了java虛擬機中多線程是怎樣總結的，內容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

我記得最開始接觸多進程，多線程這一塊的時候我不是怎么理解，為什么要有多線程啊？多線程到底是個什么鬼啊？我一個程序好好的就可以運行為什么要用到多線程啊？反正我是十分費解，即使過了很長時間我還是不是很懂，聽別人說過也自己試過，但總是沒有理解透徹；

時間過了很久感覺現在對多線程有了一點新的理解，我們還是從最基本的開始，順便看看從jvm的角度看看多線程在jvm中是怎么分配內存的，順便和前面的幾篇內容串一下；

1.現實中的多線程

舉個例子：假如你一個人在家，你現在聽首歌5分鐘，燒開水需要10分鐘，玩一局游戲要20分鐘，現在問題來了，你完成這三件事總共需要多少分鐘？

假如是小學生肯定會回答5+10+20=35分鐘啊，但我們比小學生牛一點，稍微思考一下就知道是20分鐘，因為三件事可以同時做嘛，玩游戲的同時可以聽歌，順便燒開水，一把游戲打完，歌聽完了，水也燒開然后可以去泡茶了，舒服！

我們用一個比較簡陋的圖看看這兩種方式（這里先不考慮并發與并行的區別，方便理解）

可以粗略的看到如果是小學生的話，要一件事一件事的做，最后花的時間是三者時間總和；而我們比較聰明，由于三件事互不影響，我們可以三件事同時開始做，這樣就大大減少了不必要的等待時間，最終三者花費的時間差不多就是最長的那一個。

這里稍微提一下并發和并行的區別；

并發：這個是在計算機單核CPU的前提之下，我們要清楚一個CPU在某一時刻只能做一件事，但是現在有三件事（聽歌，燒開水，玩游戲）交給CPU做，CPU是個好人，任勞任怨，一下子去聽歌，一下子去燒開水，一下子玩游戲，最終可以把三件事都給做完，但是假如同時有幾百件事交給CPU做呢？emmmm，最后CPU就被累垮了，住院去了，于是我們計算機也卡死了；舉個最貼近我們的例子：以前上學的時候作業太多，很多時候都是很多科目的作業都沒有做完，那怎么辦呢？只有早上去早點去抄一下同學的，但是各個課代表來收作業了，于是只能這個科目作業抄一點馬上又把另外一個科目作業抄一點，瑪德，最后終于在規定時間都抄完了，可是假如你有100個科目的作業沒做完，你會怎么辦？用命去抄也抄不完了，于是你就累病了。。。。

并行：多核CPU的前提，現在一個電腦都有多個CPU，那么CPU同時就可以做多件事，即使事情再多，多個CPU進行切換最終花費的時間確實大大減少；還是說說上面抄作業的例子，假如你現在有10門科目的作業沒做完，就靠你一個頭腦一只手肯定來不及啊！于是這個時候你喚醒了前世的記憶，原來你是哪吒轉世，特么的居然可以變成是三頭六臂，這得可以同時抄多少份作業啊！！！一下子作業就做完了，舒服！但是這個時候作業科目太多的話你即使有三頭六臂也不夠用啊，而且相互之間的協調也就變成一個很重要的問題。

并發和并行就是這個意思，我們現在只關注并發，看看在單核CPU的計算機中一個程序是怎么運行的？

2.進程和線程

想想什么叫做進程呢？我的理解就是程序進入了內存就是進程，比如我們電腦桌面雙擊QQ，優酷，java虛擬機等，操作系統就會把這些軟件的內容加載到內存中去運行去了，然后就是運行某編程語言寫的代碼，轉化為機器碼調用操作系統的接口，然后操作系統的內核會那些硬件驅動程序發出一些指令，然后我們的電腦屏幕就出現變化了。。。我們簡單畫一畫圖，我們主要看JVM

我們再進入JVM中看看，其中線程1、2、3就是我們在java代碼中要去實現的；

進程：我們百度一下進程的定義，最重要的一點就是進程是操作系統資源分配的基本單位，因為每啟動一個程序，一個進程就創建了，在操作系統堆內存空間上就開辟了一塊空間，也就是分配了資源。

線程：現在再來看線程，百度一下線程定義，其實就是說：進程就是一個程序，這個程序之中可能會同時執行多個任務的代碼，每一個任務就是一個線程，而且每一個線程都會在JVM中有自己獨立的java棧，pc寄存器，而且CPU只能切換線程，即使是不同程序的線程也可以相互切換。

這里就要說明一下，想比進程和線程，創建一個進程是要在操作系統內存中去開辟空間，會涉及到對操作系統一些函數的調用，而創建一個線程（比如在JVM中）只需要在jvm中個部分開辟空間，相比較之下，肯定是創建線程所耗費的操作系統資源比較少，但是也不可能無限制的創建很多線程，不然jvm也會出問題！

我隨便查了一下，一般的web服務器線程數最大不能超過CPU核數*50，如：8核<300，16核<800，根據實際情況還可以適當調一下。

記得有句話叫做多個線程之間會競爭CPU資源這句話當初我可是很久都沒有理解，這競爭CPU資源到底什么鬼？CPU的資源到底是什么啊？emmmm..

記得以前家里比較窮，沒有像現在一樣手機電腦這么多，家里只有一個電視！但是有的時候家里人每個人喜歡看的節目都不一樣，于是不可避免的相互之間就為了爭這個遙控器而發生沖突，哈哈哈！這個時候遙控器就相當于CPU，我們每個人都相當于一個線程要完成自己的事情。但是遙控器就一個，就會相互搶遙控器，有的時候我搶過來遙控器看火影忍者沒到一分鐘，就被我姐搶去看美食節目，沒過一會兒遙控器就被我爸搶去看新聞去了。。。。。

3.java中的多線程用法

java之中用多線程主要是3種方式：類，接口，線程池，接下來我們就隨意看一下這三種方式

3.1.類

這種方式主要是繼承Thread類，實現run（）方法，run（）方法就是我們所需要做的任務的邏輯代碼，然后將這個類實例化調用start（）方法，表示現在這個線程隨時可以被CPU調用；

我還是以上面玩游戲，燒開水和聽歌為例，隨意寫個小例子：

注意：這里先不看GC，前臺線程有四個線程，我們創建的三個，還有執行main方法的這個線程（這個也叫主線程），我們只能保證主線程最優先運行，至于這四個線程哪個先停止，隨機。。。

3.2.接口

這種方式也差不多，實現Runnable接口，實現其中的run（）方法，然后實例化這個對象并傳入Thread類中，再調用start（）方法；

3.3.線程池

什么是線程池呢？你看看我們上面寫的創建線程的方法，都是用的時候就去創建，用完了就銷毀，下次又要用就又去創建，這種做法很不好，因為每次創建和銷毀線程都是很消耗jvm內部資源的，因為在jvm內部會進行申請空間，分配空間和釋放空間各種操作，對jvm的性能會有一定的影響，而且假如某個特殊的情況下每個線程只會運行很短的時間就會結束，那么就會十分頻繁的常見和銷毀線程，導致在jvm中頻繁的申請和釋放內存，這極大的影響jvm的運行性能。

但是啊，如果我們能在程序啟動的時候，就先創建一定數量的線程放在一個池子里，我們要用的話就去拿，用完了就再放到池子里，這樣就很好的避免了創建和銷毀線程的過程，這種方式比較友好；其中這個存放線程的池子就叫做線程池，接下來我們隨意看看線程池的用法：

順便一提，利用線程池執行線程任務有兩種方式，一種是我們用的pool.execute(xxxx)，另外一種是pool.submit(xxxx)，用法和參數都一樣，區別是用submit（）提交內部其實還是調用execute（），而且還可以獲取線程執行后的返回值，后面我們會分析到的；

線程池起到一個類似緩沖的作用，它可以對池子中的線程數目進行控制，想想，假如我們程序直接創建線程那可能會由于創建線程太多導致jvm崩潰，但是我們有一個確定容量的池子，我們不用擔心這個池子會炸了，我們只需要從池子里拿就好了，至于拿不拿得到的問題后面我們會好好分析的；

3.4.看看Callable接口

這個接口干嘛的呢？有了Runnable接口了，還要這個接口干嘛？

不知道有沒有注意到那個Runnable接口的run()方法是沒有返回值的，也就是說我們只能把任務交給這個線程去做，但是做了之后有沒有成功，線程是否異常我們都是不知道的，于是才有了Callable接口，這個接口就是對Runnable接口的一個補充，這個接口的實現類中沒有run（）方法，卻有一個call（）方法用于執行我們的任務邏輯，而且還能有返回值，并且能拋出異常等

順便一提，返回值已經被封裝成一個Future<T>類型的了，我們只需要從這個Futrue中取到返回值就可以進行后續操作了，有興趣的可以看看Futrue這個包裝類中有哪些方法可以試試，反正我暫時是沒什么興趣的。。。。

4.多線程下的jvm內存結構

初學者學多線程其實最迷糊的一點就是多線程的程序中，jvm是什么樣的啊？還是向以前那樣分嗎？到底多線程這個東西在jvm中是怎么樣存在的呢？下面我們就來簡單看看；

我自己總結的一句話：一個線程一個棧，一個方法一個幀；

這句話的意思就是每創建一個線程就會創建一個棧，每調用一個方法就會在棧中壓入一個棧幀；

其實java棧是一個動態的東西，不像我們前面看jvm內存結構就是一大塊java棧，里面可以有很多塊，一個線程一塊，總共合起來叫做java棧，我繼續來畫一個丑陋的圖看一看：

其實可以看到在我們java程序中用多線程的話，那么每一個線程都會創建一個棧，同時每個線程都有自己的PC計數器，而且每個棧都是該線程私有的，別的線程不能訪問；但是在java堆和方法區中的數據，是所有線程共享的，由于所有的線程都能夠使用共享區的數據，假設一個線程拿到堆中的一個A對象進行修改但是需要的時間比較長，此時另一個線程也要拿到A對象進行判斷然后做一些操作，這個時候就會出問題，因為前一個線程修改的數據還沒有同步過來，后面線程拿到的是舊數據，這個問題就是多線程的同步問題，后面我們慢慢分析；

5.總結

其實初學者覺得多線程比較難，主要是因為不理解多線程到底是什么？我們可以把多線程代碼用這種奇葩的形式看是不是明顯多了，其中主線程最開始執行并創建自己的棧和PC計數器，一直到創建其他的三個線程并把分別調用start（）方法的時候，這些線程會隨機由CPU執行以及切換線程，并且各個線程都會創建自己的棧和PC計數器；而堆和方法區的數據是共享的，這會導致出現線程同步問題；

注意：千萬不要覺得主線程比其他創建的線程要特殊，除了我們程序是由主線程開始之外，這些線程都是出于同一地位，很有可能首先是主線程執行完畢，然后再執行1、2、3這三個線程哦~~

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