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多线程进阶知识篇（一）

news 来源：原创 2025/9/2 9:54:04

文章目录

  • 一、开启线程
    • 1. start()
    • 2. run()
  • 二、单核/多核CPU
    • 1. 单核CPU
    • 2. 多核CPU
    • 3.烧水问题
  • 三、操作线程的命令
  • 四、并发的本质
  • 五、线程上下文切换
    • 1. 定义
    • 2. 原因

一、开启线程

1. start()

调用 start() 方法会启动一个新的线程，每次调用 start()，线程才会真正由操作系统分配资源并进入可运行状态。
代码如下：

class MyThread extends Thread {public void run() {System.out.println("线程开始执行...");}public static void main(String[] args) {MyThread thread = new MyThread();thread.start();  // 启动新线程，调用 run() 方法System.out.println("主线程执行中...");}
}

输出结果：

线程开始执行…
主线程执行中…

这里是因为start() 启动了新线程，主线程和新线程并发执行。

2. run()

直接调用 run() 方法只是普通方法调用，不会开启新线程，也不会实现并发行为。
代码如下：

class MyThread extends Thread {public void run() {System.out.println("线程开始执行...");}public static void main(String[] args) {MyThread thread = new MyThread();thread.run();  // 直接调用 run()，没有启动新线程System.out.println("主线程执行中...");}
}

输出结果：

线程开始执行…
主线程执行中…

这里是引文直接调用了 run()，没有启动新线程，run() 仍然是在主线程中执行的。

二、单核/多核CPU

1. 单核CPU

单核处理器同一时间刻能处理一个线程的执行，通过时间片轮转机制来快速切换多个线程的执行顺序，造成并发的假象。

2. 多核CPU

多核 CPU 能够实现真正的线程并行执行，每个核心内部依然使用时间片轮转来调度多个线程。操作系统调度器会协调核心之间的线程分配。

3.烧水问题

假设你只有一个水壶（CPU），同时有两个任务：点燃火源（任务A），烧水（任务B）

  • 单核CPU：
    你会来回切换：点燃火源（任务A），然后切换去看看水，烧水（任务B）。这个过程看起来你是在同时做两个任务，但其实是来回切换的结果，耗时只是其中所有任务耗时相加后的结果。
  • 多核CPU：
    如果你有多个水壶（多核 CPU），你可以同时进行多个任务：
    一个水壶烧水（任务A），另一个水壶煮茶（任务B）。
    你可以并行完成多个任务，提高效率，并且耗时只是其中一个任务耗时的最大值。

三、操作线程的命令

在 Linux 上，可以通过以下命令操作线程：

ps -ef            # 查看系统所有线程
kill -9 <TID>      # 强制杀死某个线程
top -H -p <PID>    # 查看某个进程下的线程运行情况

四、并发的本质

并发的本质是多个线程共享 CPU 时间，它并不是线程同时执行，而是多个线程在一个或多个 CPU 上轮流执行，依赖上下文切换实现快速切换，让人看起来在同时执行。

五、线程上下文切换

1. 定义

上下文切换是指操作系统保存当前线程的执行状态，并加载目标线程的执行状态，进行线程间切换的过程。每次切换时，操作系统会保存当前线程的上下文（如寄存器、程序计数器等），然后加载目标线程的上下文，恢复执行。

2. 原因

  • 时间片耗尽：操作系统强制切换到其他线程。
  • 高优先级线程：操作系统分配CPU给为优先级高的线程。
  • 系统调用：通过sleep()、wait()等方法。
    但是线程切换频繁，会带来一定的性能消耗，理想并发程序应减少不必要的线程创建和切换。

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