• java 多线程实现的四种方式


    一个线程的生命周期

    线程是一个动态执行的过程,它也有一个从产生到死亡的过程。

    下图显示了一个线程完整的生命周期。

    • 新建状态:

      使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后,该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序 start() 这个线程。

    • 就绪状态:

      当线程对象调用了start()方法之后,该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中,要等待JVM里线程调度器的调度。

    • 运行状态:

      如果就绪状态的线程获取 CPU 资源,就可以执行 run(),此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂,它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。

    • 阻塞状态:

      如果一个线程执行了sleep(睡眠)、suspend(挂起)等方法,失去所占用资源之后,该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种:

      • 等待阻塞:运行状态中的线程执行 wait() 方法,使线程进入到等待阻塞状态。

      • 同步阻塞:线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。

      • 其他阻塞:通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时,线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时,join() 等待线程终止或超时,或者 I/O 处理完毕,线程重新转入就绪状态。

    • 死亡状态:

      一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时,该线程就切换到终止状态。


    线程的优先级

    每一个 Java 线程都有一个优先级,这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。

    Java 线程的优先级是一个整数,其取值范围是 1 (Thread.MIN_PRIORITY ) - 10 (Thread.MAX_PRIORITY )。

    默认情况下,每一个线程都会分配一个优先级 NORM_PRIORITY(5)。

    具有较高优先级的线程对程序更重要,并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是,线程优先级不能保证线程执行的顺序,而且非常依赖于平台。


    Java多线程实现的方式有四种

    • 1.继承Thread类,重写run方法
    • 2.实现Runnable接口,重写run方法,实现Runnable接口的实现类的实例对象作为Thread构造函数的target
    • 3.通过Callable和FutureTask创建线程
    • 4.通过线程池创建线程

      前面两种可以归结为一类:无返回值,原因很简单,通过重写run方法,run方式的返回值是void,所以没有办法返回结果 
      后面两种可以归结成一类:有返回值,通过Callable接口,就要实现call方法,这个方法的返回值是Object,所以返回的结果可以放在Object对象中

    方式1:继承Thread类的线程实现方式如下:

    public class ThreadDemo1 extends Thread {
    
    	public ThreadDemo1() {
    		// 编写子类的构造方法,可缺省
    	}
    
    	public void run() {
    		// 编写自己的线程代码
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    	}
    
    	public static void main(String[] args) {
    		ThreadDemo1 threadDemo1 = new ThreadDemo1();
    		threadDemo1.setName("我是自定义的线程1");
    		threadDemo1.start();
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    	}
    }
    

    控制台输出:

    main
    我是自定义的线程1

    下表列出了Thread类的一些重要方法:

    序号 方法描述
    1 public void start()
    使该线程开始执行;Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。
    2 public void run()
    如果该线程是使用独立的 Runnable 运行对象构造的,则调用该 Runnable 对象的 run 方法;否则,该方法不执行任何操作并返回。
    3 public final void setName(String name)
    改变线程名称,使之与参数 name 相同。
    4 public final void setPriority(int priority)
     更改线程的优先级。
    5 public final void setDaemon(boolean on)
    将该线程标记为守护线程或用户线程。
    6 public final void join(long millisec)
    等待该线程终止的时间最长为 millis 毫秒。
    7 public void interrupt()
    中断线程。
    8 public final boolean isAlive()
    测试线程是否处于活动状态。

    测试线程是否处于活动状态。 上述方法是被Thread对象调用的。下面的方法是Thread类的静态方法。

    序号 方法描述
    1 public static void yield()
    暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。
    2 public static void sleep(long millisec)
    在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行),此操作受到系统计时器和调度程序精度和准确性的影响。
    3 public static boolean holdsLock(Object x)
    当且仅当当前线程在指定的对象上保持监视器锁时,才返回 true。
    4 public static Thread currentThread()
    返回对当前正在执行的线程对象的引用。
    5 public static void dumpStack()
    将当前线程的堆栈跟踪打印至标准错误流。

    方式2:通过实现Runnable接口,实现run方法,接口的实现类的实例作为Thread的target作为参数传入带参的Thread构造函数,通过调用start()方法启动线程:

    public class ThreadDemo2 implements Runnable {
    
    	@Override
    	public void run() {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName()
    				+ "-->我是通过实现接口的线程实现方式!");
    	}
    
    	public static void main(String[] args) {
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    		Thread t1 = new Thread(new ThreadDemo2());
    		t1.start();
    	}
    }

    控制台输出:

    main
    Thread-0-->我是通过实现接口的线程实现方式!

    方式3:通过Callable和FutureTask创建线程 
    a:创建Callable接口的实现类 ,并实现Call方法 
    b:创建Callable实现类的实现,使用FutureTask类包装Callable对象,该FutureTask对象封装了Callable对象的Call方法的返回值 
    c:使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动线程 
    d:调用FutureTask对象的get()来获取子线程执行结束的返回值

    import java.util.concurrent.Callable;
    import java.util.concurrent.FutureTask;
    
    public class ThreadDemo3 {
    	public static void main(String[] args) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    		
    		Callable<Object> oneCallable = new Tickets<Object>();
    		FutureTask<Object> oneTask = new FutureTask<Object>(oneCallable);
    		Thread t = new Thread(oneTask);
    		t.start();
    	}
    }
    
    class Tickets<Object> implements Callable<Object> {
    	// 重写call方法
    	@Override
    	public Object call() throws Exception {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName()
    				+ "-->我是通过实现Callable接口通过FutureTask包装器来实现的线程");
    		return null;
    	}
    }

    控制台输出:

    main
    Thread-0-->我是通过实现Callable接口通过FutureTask包装器来实现的线程
    

    方式4:通过线程池创建线程

    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    
    public class ThreadDemo4 {
    	private static int POOL_NUM = 10; // 线程池数量
    
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    		ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
    		for (int i = 0; i < POOL_NUM; i++) {
    			RunnableThread thread = new RunnableThread();
    			executorService.execute(thread);
    		}
    		// 关闭线程池
    		executorService.shutdown();
    	}
    
    }

    控制台输出:

    main
    通过线程池方式创建的线程:pool-1-thread-1
    通过线程池方式创建的线程:pool-1-thread-3
    通过线程池方式创建的线程:pool-1-thread-2
    通过线程池方式创建的线程:pool-1-thread-4
    通过线程池方式创建的线程:pool-1-thread-1
    通过线程池方式创建的线程:pool-1-thread-5
    通过线程池方式创建的线程:pool-1-thread-3
    通过线程池方式创建的线程:pool-1-thread-3
    通过线程池方式创建的线程:pool-1-thread-3
    通过线程池方式创建的线程:pool-1-thread-3

    ExecutorService、Callable都是属于Executor框架。返回结果的线程是在JDK1.5中引入的新特征,还有Future接口也是属于这个框架,有了这种特征得到返回值就很方便了。 
    通过分析可以知道,他同样也是实现了Callable接口,实现了Call方法,所以有返回值。这也就是正好符合了前面所说的两种分类

    执行Callable任务后,可以获取一个Future的对象,在该对象上调用get就可以获取到Callable任务返回的Object了。get方法是阻塞的,即:线程无返回结果,get方法会一直等待。

    再介绍Executors类:提供了一系列工厂方法用于创建线程池,返回的线程池都实现了ExecutorService接口。

    • public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) 
      创建固定数目线程的线程池。
    • public static ExecutorService newCachedThreadPool() 
      创建一个可缓存的线程池,调用execute 将重用以前构造的线程(如果线程可用)。如果现有线程没有可用的,则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。
    • public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() 
      创建一个单线程化的Executor。
    • public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int 
      corePoolSize) 
      创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池,多数情况下可用来替代Timer类。
    • ExecutoreService提供了submit()方法,传递一个Callable,或Runnable,返回Future。如果Executor后台线程池还没有完成Callable的计算,这调用返回Future对象的get()方法,会阻塞直到计算完成。
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