Java多线程【三种实现方法】

Z时代
2024-01-10
分类：综合

java

java多线程">java多线程

并发与并行

并发：在操作系统中，是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个处理机上运行，但任一个时刻点上只有一个程序在处理机上运行
并行：一组程序按独立异步的速度执行，无论从微观还是宏观，程序都是一起执行的。

对比：并发是指:在同一个时间段内，两个或多个程序执行，有时间上的重叠(宏观上是同时,微观上仍是顺序执行)

进程与线程

进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础

线程（英语：thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

java的线程

java多线程机制

多线程是指一个应用程序同时存在几个执行体，按照几条不同的执行线索共同工作的情况。java多线程机制，它使得编程人员可以很方便的开发出具有多线程功能、能同时处理多个任务的强大应用程序。java内置对多线程的支持，java虚拟机可以快速的从一个线程切换到另一个线程。这些线程的轮流执行使得每个线程都有机会使用cpu资源。

java的主线程

每个java程序都含有一个线程，那就是主线程（main线程）。Java应用程序都是从主类main方法执行的，当jvm加载代码，发现卖弄方法之后，就会启动一个线程，这个线程就是主线程，负责执行main方法。如果在主线程里面创建其他线程，就会在主线程和其他线程来回切换，直到其他所有线程结束才会结束主线程。

线程的生命周期

运行
线程创建之后只占有了内存资源，在JVM管理的线程中并没有刚刚创建的这个线程，只有这个线程调用start（）方法后，JVM才知道有一个新线程进入队列等待cpu调用。

中断原因（4种）
- jVM把cpu资源切换给其他线程。
- 线程使用cpu期间，执行了sleep(int millsecond)方法，使当前线程进入休眠状态，调用该方法之后会立即让出cpu，经过参数millsecond指定的毫秒后，重新加入队列等待cpu。
  -使用cpu期间，执行了wait()方法，使得当前进程进入等待状态，这个等待个sleep()不同，这个等待需要其他线程调用notify()方法唤醒该线程，此线程才会重新进入队列，等待cpu。
  线程使用cpu期间，执行了某个操作进入阻塞状态，例如（读、写、打印等），只有这些造成阻塞的原因完成，这个线程才会进入队列，等待cpu。

创建线程（3种）

继承Thread类实现线程创建

一种是创建一个类继承Thread类，这种继承可以重复使用！

一种是直接使用匿名内部类继承，这种类型只能使用一次，每次使用都要重新创建

不论哪种都需要重写run()方法，并且在定义之后调用start()方法，把这个线程调入线程队列等待调用。

下面我们使用匿名内部类创建一个打印100以内的奇数线程，使用类继承Thread类打印100内的偶数线程。

package hello;
public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        Thread1 thread1 = new Thread1();
        Thread thread = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 100; i++) {
                    if (i % 2 == 1) {
                    //打印线程名，线程名是从0开始的
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
                    }
                }
            }
        };
        thread1.start();
        thread.start();
    }
}
class Thread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        for(int i=0;i<100;i++){
            if (i%2==0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
            }
        }
    }
}

方法说明

start()启动当前线程；调用当前线程的run()方法

run()：需要重写Thread类中的此方法，将创建线程需要执行的操作声明在此方法中

currentThread()：返回执行当前代码的线程

getName()：获取当前线程的名字

setName(String name)：设置当前线程的名字

yield()：释放当前CPU的执行权

join()：在线程a中调用线程b的join()，此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完之后，线程a在结束阻塞状态

sleep(int millitime)：让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒时间内，当前进程是阻塞状态

isAlive()：判断当前线程是否存活（线程执行完之前都是存活的）

实现Runnable接口

我们还是创建两个线程，一个打印奇数，一个打印偶数，但是有一个线程每次调用会睡眠（阻塞）10ms。

使用实现接口Runnable方法，必须重写run()方法。

package hello;
public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new MyThread1());
        /*
        Thread thread = new Thread(new MyThread1());
        就相当于 ,就是创建实现类的对象，再把这个对象用Thread()构造器的方法创建
        MyThread1 myThread1 = new MyThread1();
        Thread thread = new Thread(myThread1);
         */
        Thread thread1 = new Thread(new MyThread2());
        thread.start();
        thread1.start();
    }
}
class MyThread1 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0;i<100;i++) {
            if (i % 2 == 1) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}
class MyThread2 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0;i<100;i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

开发中，优先选择实现Runnable接口的方式创建线程

原因：

实现Runnable接口的方式没有类的单继承性的局限性（一个类只能继承一个父类，继承了Thread类就不能在继承其他类了）

实现Runnable接口的方式更适合来处理多个线程之间有共享数据的情况

实现Callable接口

Runnable接口是没有返回值的 Callable有返回值，可以抛出异常

Thread类并不接受Callable对象。可以使用FutureTask类实现Runnable接口和Future接口

Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。

Java的类是单继承的设计，如果采用继承Thread的方式实现多线程，则不能继承其他的类，采用接口能够更好的实现数据共享

FutureTask有两个构造函数，一个以Callable为参数，另外一个以Runnable为参数。

我理解的就是通过FutureTask把Callable变成通过Runnable接口创建的，因为FutureTask继承了Runnable接口。主要原因是Thread类不接受Callable创建，但是接受Runnable创建的线程。

package hello;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask;
public class Hello {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyThread1 myThread1 = new MyThread1();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new MyThread1());
        new Thread(futureTask).start();//开启线程
        System.out.println(futureTask.get());//获取返回值
    }
}
class  MyThread1 implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int count = 0;
        for (int i = 1;i<100;i++){
            if (i%3==0){
                count++;
            }
        }
        return count;
    }
}

线程池

线程池的执行过程

实例

package hello;
import java.util.concurrent.*;
public class Hello {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建线程池
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 5, TimeUnit.MILLISECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(2),
                new ThreadFactory() {
                    @Override
                    public Thread newThread(Runnable r) {
                        Thread thread = new Thread(r);
                        thread.setName("myThread");
                        return thread;
                    }
                },
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        //threadPoolExecutor.submit();
        threadPoolExecutor.execute(new MyThread());//提交任务
        threadPoolExecutor.shutdown();//关闭线程池
    }
}
class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<10;i++){
            System.out.println(i);
        }
    }
}