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前言：

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引入：

多線程：

? ? ? ? 什么是多線程：

? ? ? ? 多線程的意義：

?? ? ? ?多線程的應(yīng)用場(chǎng)景：

總結(jié)：

前言：

? ? ? ? ? ? ? ? 本章節(jié)我們將開始學(xué)習(xí)多線程，多線程是一個(gè)很重要的知識(shí)點(diǎn)，他在我們實(shí)際開發(fā)中應(yīng)用廣泛并且基礎(chǔ)，可以說(shuō)掌握多線程編寫程序是每一個(gè)程序員都應(yīng)當(dāng)必備的技能，很多小伙伴也會(huì)吐槽多線程比較難，但因?yàn)槠鋵?shí)用性和廣泛性，我們一定要學(xué)好多線程。

引入：

在現(xiàn)代社會(huì)，計(jì)算機(jī)已經(jīng)滲透到了我們生活的方方面面。我們使用計(jì)算機(jī)來(lái)處理各種任務(wù)，從簡(jiǎn)單的文檔編輯到復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析和圖像處理。然而，你是否曾想過，當(dāng)我們的計(jì)算機(jī)只能運(yùn)行單個(gè)任務(wù)時(shí)，我們是否能夠充分發(fā)揮其潛力，實(shí)現(xiàn)更高效的處理能力呢？

想象一下，你正在處理一個(gè)巨大的數(shù)據(jù)集，并且需要對(duì)其中的每個(gè)元素進(jìn)行計(jì)算。在單線程的情況下，你會(huì)發(fā)現(xiàn)程序需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成這些計(jì)算，同時(shí)你的計(jì)算機(jī)的其他資源卻處于閑置狀態(tài)。這是不是讓你感到有些無(wú)奈？

正是在這樣的背景下，多線程技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。多線程允許我們同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，并將計(jì)算機(jī)的資源充分利用起來(lái)。通過將任務(wù)分解為多個(gè)線程，并讓它們并行執(zhí)行，我們可以極大地提高程序的執(zhí)行效率，縮短處理時(shí)間，甚至解決一些繁重任務(wù)下難以應(yīng)付的問題。

多線程：

? ? ? ? 什么是多線程：

介紹多線程之前我們先來(lái)介紹一下什么是線程：

在Java中，線程（Thread）是程序執(zhí)行的最小單位，是進(jìn)程中的一個(gè)執(zhí)行流程。每個(gè)Java程序都至少有一個(gè)主線程（Main Thread），主線程從程序的main()方法開始執(zhí)行。除了主線程外，我們可以通過創(chuàng)建線程對(duì)象來(lái)創(chuàng)建多個(gè)輔助線程，實(shí)現(xiàn)多線程并發(fā)執(zhí)行的效果。

線程是操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行調(diào)度的最小單位，他被包含在進(jìn)程之中，是進(jìn)程的實(shí)際運(yùn)作單位。

在Java中，進(jìn)程（Process）是一個(gè)正在運(yùn)行的程序的實(shí)例。進(jìn)程是操作系統(tǒng)分配資源的基本單位，每個(gè)進(jìn)程有自己獨(dú)立的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源。在Java中，通過運(yùn)行Java程序（類）來(lái)創(chuàng)建進(jìn)程。

每個(gè)Java程序至少有一個(gè)進(jìn)程，即Java虛擬機(jī)（Java Virtual Machine，JVM）進(jìn)程。JVM是一個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程，它負(fù)責(zé)解釋和執(zhí)行Java程序的字節(jié)碼指令。

當(dāng)我們運(yùn)行一個(gè)Java程序時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為該程序創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程。該進(jìn)程會(huì)分配內(nèi)存空間，加載和執(zhí)行程序代碼，并為程序分配所需的資源。Java程序可以包含多個(gè)線程，這些線程在同一個(gè)進(jìn)程中并發(fā)執(zhí)行。

放到計(jì)算機(jī)中，進(jìn)程就是程序的基本執(zhí)行實(shí)體。

?我們?cè)陔娔X的任務(wù)管理器中可以看到各種各樣的進(jìn)程

我們以電腦殺毒軟件為例：

我們既可以在這個(gè)界面進(jìn)行電腦加速，又可以在其他界面進(jìn)行電腦殺毒。而此時(shí)電腦殺毒軟件就是一個(gè)進(jìn)程，電腦加速和電腦殺毒就是兩個(gè)線程。

而這樣互相獨(dú)立的，可以同時(shí)運(yùn)行的功能（線程）有多個(gè)，就形成了多線程。

? ? ? ? 多線程的意義：

1. 提高程序的執(zhí)行效率：多線程可以使程序同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，有效地利用多核處理器的并行計(jì)算能力。通過將任務(wù)分配給不同的線程，可以加速程序的執(zhí)行速度，提高整體的處理能力。

2. 改善系統(tǒng)的響應(yīng)性：在單線程程序中，如果一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間很長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)程序的阻塞，用戶界面無(wú)法響應(yīng)。而采用多線程的方式，可以將長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的任務(wù)放在獨(dú)立的線程中執(zhí)行，主線程可以繼續(xù)處理其他任務(wù)，保持程序的響應(yīng)性，提升用戶體驗(yàn)。

3. 實(shí)現(xiàn)并發(fā)編程：多線程可以實(shí)現(xiàn)并發(fā)編程，即多個(gè)線程同時(shí)運(yùn)行，共享數(shù)據(jù)和資源。通過合理地設(shè)計(jì)和管理線程，可以在復(fù)雜的應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)并發(fā)操作，提高程序的靈活性和效率。

4. 支持復(fù)雜的任務(wù)分解和協(xié)同處理：多線程使得復(fù)雜的任務(wù)可以被分解為多個(gè)更小的子任務(wù)，并由不同的線程并行處理。這樣可以更好地利用系統(tǒng)資源，提高任務(wù)的分解和協(xié)同處理的效率。

5. 支持實(shí)時(shí)應(yīng)用和多任務(wù)處理：多線程可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)應(yīng)用程序和多任務(wù)處理。通過將不同的任務(wù)分配給不同的線程，可以更好地控制和管理系統(tǒng)中的任務(wù)執(zhí)行，滿足實(shí)時(shí)性要求。

?? ? ? ?多線程的應(yīng)用場(chǎng)景：

1. 數(shù)據(jù)處理和計(jì)算密集型任務(wù)：當(dāng)需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、復(fù)雜計(jì)算或算法運(yùn)算時(shí)，多線程可以將任務(wù)分解為多個(gè)子任務(wù)并并行執(zhí)行，提高處理速度和效率。例如，圖像處理、視頻編碼、信號(hào)處理、科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域都可以受益于多線程。
2. 網(wǎng)絡(luò)通信和服務(wù)器處理：在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序中，多線程常用于處理同時(shí)到達(dá)的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求或客戶端連接。每個(gè)請(qǐng)求或連接可以分配給獨(dú)立的線程來(lái)處理，提高服務(wù)器的并發(fā)處理能力。例如，Web服務(wù)器、聊天應(yīng)用、文件傳輸?shù)榷伎梢允褂枚嗑€程來(lái)同時(shí)處理多個(gè)客戶端請(qǐng)求。
3. 圖形界面和交互應(yīng)用：多線程可以改善圖形界面應(yīng)用程序的響應(yīng)性。通過將長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的任務(wù)放在后臺(tái)線程中執(zhí)行，可以保持主線程的響應(yīng)，提高用戶界面的流暢度和用戶體驗(yàn)。例如，在游戲開發(fā)中，可以用多線程來(lái)實(shí)現(xiàn)游戲邏輯、圖形渲染和用戶交互等并行處理。
4. 異步編程和并發(fā)控制：多線程可以用于實(shí)現(xiàn)異步編程模型，通過創(chuàng)建多個(gè)線程來(lái)實(shí)現(xiàn)并發(fā)操作和任務(wù)協(xié)同。例如，在并發(fā)編程框架中，多線程可用于處理各種并發(fā)任務(wù)，如并行計(jì)算、資源管理、事件處理等。
5. 實(shí)時(shí)應(yīng)用和多任務(wù)處理：多線程在實(shí)時(shí)應(yīng)用程序中非常有用。通過合理管理多個(gè)線程的執(zhí)行和優(yōu)先級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)任務(wù)的快速響應(yīng)和處理。例如，在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、機(jī)器人控制、音視頻流處理等領(lǐng)域，多線程可用于同時(shí)處理多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)。

總之，多線程的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，適用于需要同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)、提高程序執(zhí)行效率和實(shí)現(xiàn)并發(fā)操作的各種應(yīng)用程序和系統(tǒng)。

小TIPS：

? ? ? ? 在多線程這里我們經(jīng)常會(huì)將講到兩個(gè)概念：并發(fā) 和 并行

并發(fā)是指在同一時(shí)間段內(nèi)交替執(zhí)行多個(gè)任務(wù)或操作，這些任務(wù)可以在時(shí)間上重疊，但是在特定時(shí)刻只能有一個(gè)任務(wù)正在執(zhí)行。在并發(fā)中，任務(wù)通過在不同的時(shí)間片內(nèi)交替執(zhí)行來(lái)實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行的錯(cuò)覺。并發(fā)常見于多任務(wù)操作系統(tǒng)、多用戶系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，能夠提高系統(tǒng)的吞吐量和資源利用率。

我們用圖來(lái)表示并發(fā)

并行是指在同一時(shí)間點(diǎn)上同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)或操作，多個(gè)任務(wù)可以并行進(jìn)行，彼此之間相互獨(dú)立。并行運(yùn)算通常需要多核處理器或者分布式計(jì)算系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，能夠加快計(jì)算速度，并同時(shí)處理更多的任務(wù)。并行常見于高性能計(jì)算、圖像處理、科學(xué)計(jì)算和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域。

我們用圖來(lái)表示并行

而我們可以在任務(wù)資源管理器中查看自己電腦最多可以同時(shí)處理的線程數(shù)

例如我的電腦是16線程的，那么我對(duì)電腦就可以并行處理最多16條線程，一旦超過16條，那么就要轉(zhuǎn)為并發(fā)狀態(tài)，交替處理線程以此來(lái)保證效率。

總結(jié)：

? ?無(wú)論是數(shù)據(jù)處理還是視頻編輯，單線程的執(zhí)行效率總是讓人感到無(wú)奈。然而，通過多線程技術(shù)，我們可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，并充分利用計(jì)算機(jī)資源。想象一下，將繁重的任務(wù)分解為多個(gè)子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)都由獨(dú)立的線程來(lái)處理，你會(huì)發(fā)現(xiàn)程序執(zhí)行速度大幅提升，工作效率大增。多線程不僅簡(jiǎn)單而強(qiáng)大，也在各行各業(yè)展現(xiàn)著不可或缺的作用。讓我們探索多線程的世界，釋放計(jì)算機(jī)的潛力！

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