java 多线程的三种实现

本文介绍了Java多线程相关知识。先阐述进程和线程概念,线程是进程最小执行单位,同一进程线程共享部分内存。还说明了线程生命周期的五种状态。接着讲解三种创建线程方式,包括继承Thread类、实现Runnable接口、使用Callable和Future接口,启动均调用start()方法。

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一、java多线程简介
1、什么是进程?
说明线程前先说下什么是进程,
看一张图

在这里插入图片描述
图一

图一显示的都是一个个独立的进程,他们之间没有直接联系的, 每个进程是一个应用程序,都有独立的内存空间,

2、什么是线程?

上面截图中的每个进程,其实就是由多一个或多个线程组成的,说白了,线程其实就是进程中最小执行单位, 同一个进程中的线程共享其进程中的内存和资源(共享的内存是堆内存和方法区内存,栈内存不共 享,每个线程有自己的。)

3、线程的生命周期及五种基本状态

在这里插入图片描述
图二
新建状态(New):当线程对象对创建后,即进入了新建状态,如:Thread t = new MyThread();

就绪状态(Runnable):当调用线程对象的start()方法(t.start();),线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程,只是说明此线程已经做好了准备,随时等待CPU调度执行,并不是说执行了t.start()此线程立即就会执行;

运行状态(Running):当CPU开始调度处于就绪状态的线程时,此时线程才得以真正执行,即进入到运行状态。注:就 绪状态是进入到运行状态的唯一入口,也就是说,线程要想进入运行状态执行,首先必须处于就绪状态中;

阻塞状态(Blocked):处于运行状态中的线程由于某种原因,暂时放弃对CPU的使用权,停止执行,此时进入阻塞状态,直到其进入到就绪状态,才 有机会再次被CPU调用以进入到运行状态。根据阻塞产生的原因不同,阻塞状态又可以分为三种:

1.等待阻塞:运行状态中的线程执行wait()方法,使本线程进入到等待阻塞状态;

2.同步阻塞 : 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用),它会进入同步阻塞状态;

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

死亡状态(Dead):线程执行完了或者因异常退出了run()方法,该线程结束生命周期。

二、java多线程的创建及启动

 创建多线程有三种方式

1、继承Thread类,重写该类的run()方法。

package com.test.thread;/**
 * Created by Administrator on 2019/3/15/015.
 */

/**
 * @ClassName ThreadTest1
 * @Description TODO
 * @Date 2019/3/15/01517:34
 * @Version 1.0
 * 继承Thread类,重写该类的run()方法。
 **/
public class ThreadTest1 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for ( int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            }
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++){
            // 创建一个新的线程  test1  此线程进入新建状态
            ThreadTest1 test1 = new ThreadTest1();
            // 创建一个新的线程  test2  此线程进入新建状态
            ThreadTest1 test2 = new ThreadTest1();
            //调用start()方法使得线程进入就绪状态
            test1.start();
            test2.start();
        }

    }
}

如上所示,继承Thread类,通过重写run()方法定义了一个新的线程类MyThread,其中run()方法的方法体代表了线程需要完成的任务,称之为线程执行体。当创建此线程类对象时一个新的线程得以创建,并进入到线程新建状态。通过调用线程对象引用的start()方法,使得该线程进入到就绪状态,此时此线程并不一定会马上得以执行,这取决于CPU调度时机。

2、2.实现Runnable接口,并重写该接口的run()方法

package com.test.thread;/**
 * Created by Administrator on 2019/3/15/015.
 */

/**
 * @ClassName ThreadTest2
 * @Description TODO
 * @Date 2019/3/15/01517:47
 * @Version 1.0
 **/
public class ThreadTest2 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for ( int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++){
            // 创建一个新的线程  test1  此线程进入新建状态
            ThreadTest1 test1 = new ThreadTest1();
            // 创建一个新的线程  test2  此线程进入新建状态
            ThreadTest1 test2 = new ThreadTest1();
            //调用start()方法使得线程进入就绪状态
            test1.start();
            test2.start();
        }

    }
}

相信以上两种创建新线程的方式大家都很熟悉了,那么Thread和Runnable之间到底是什么关系呢?我们首先来看一下下面这个例子。

package com.test.thread;/**
 * Created by Administrator on 2019/3/15/015.
 */

/**
 * @ClassName MyRunnable
 * @Description TODO
 * @Date 2019/3/15/01518:09
 * @Version 1.0
 **/
class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("in MyRunnable run");
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
        }
    }
}


package com.test.thread;/**
 * Created by Administrator on 2019/3/15/015.
 */

/**
 * @ClassName MyThread
 * @Description TODO
 * @Author yb
 * @Date 2019/3/15/01518:10
 * @Version 1.0
 **/
class MyThread extends Thread {

    private int i = 0;

    public MyThread(Runnable runnable) {
        super(runnable);
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("in MyThread run");
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
        }
    }
}


package com.test.thread;/**
 * Created by Administrator on 2019/3/15/015.
 */

/**
 * @ClassName ThreadTest3
 * @Description TODO
 * @Date 2019/3/15/01517:53
 * @Version 1.0
 **/
public class ThreadTest3 {
    public static void main(String[] args) {
       for (int i = 0; i < 100 ;i ++) {
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
           if (i == 30 ){
               Runnable myRunnable = new MyRunnable();
               Thread thread = new MyThread(myRunnable);
               thread.start();
           }
       }
    }
}


同样的,与实现Runnable接口创建线程方式相似,不同的地方在于

Thread thread = new MyThread(myRunnable);
那么这种方式可以顺利创建出一个新的线程么?答案是肯定的。至于此时的线程执行体到底是MyRunnable接口中的run()方法还是MyThread类中的run()方法呢?通过输出我们知道线程执行体是MyThread类中的run()方法。其实原因很简单,因为Thread类本身也是实现了Runnable接口,而run()方法最先是在Runnable接口中定义的方法。

public interface Runnable {

 public abstract void run();

}
我们看一下Thread类中对Runnable接口中run()方法的实现:

复制代码
  @Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
复制代码
也就是说,当执行到Thread类中的run()方法时,会首先判断target是否存在,存在则执行target中的run()方法,也就是实现了Runnable接口并重写了run()方法的类中的run()方法。但是上述给到的列子中,由于多态的存在,根本就没有执行到Thread类中的run()方法,而是直接先执行了运行时类型即MyThread类中的run()方法。

3.使用Callable和Future接口创建线程。具体是创建Callable接口的实现类,并实现clall()方法。并使用FutureTask类来包装Callable实现类的对象,且以此FutureTask对象作为Thread对象的target来创建线程

public class ThreadTest4 {

    public static void main(String[] args) {

        Callable<Integer> myCallable = new MyCallable();    // 创建MyCallable对象
        FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<Integer>(myCallable); //使用FutureTask来包装MyCallable对象

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            if (i == 30) {
                Thread thread = new Thread(ft);   //FutureTask对象作为Thread对象的target创建新的线程
                thread.start();                      //线程进入到就绪状态
            }
        }

        System.out.println("主线程for循环执行完毕..");

        try {
            int sum = ft.get();            //取得新创建的新线程中的call()方法返回的结果
            System.out.println("sum = " + sum);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}


class MyCallable implements Callable<Integer> {
    private int i = 0;

    // 与run()方法不同的是,call()方法具有返回值
    @Override
    public Integer call() {
        int sum = 0;
        for (; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            sum += i;
        }
        return sum;
    }

}

于是,我们发现FutureTask类实际上是同时实现了Runnable和Future接口,由此才使得其具有Future和Runnable双重特性。通过Runnable特性,可以作为Thread对象的target,而Future特性,使得其可以取得新创建线程中的call()方法的返回值。

执行下此程序,我们发现sum = 4950永远都是最后输出的。而“主线程for循环执行完毕…”则很可能是在子线程循环中间输出。由CPU的线程调度机制,我们知道,“主线程for循环执行完毕…”的输出时机是没有任何问题的,那么为什么sum =4950会永远最后输出呢?

原因在于通过ft.get()方法获取子线程call()方法的返回值时,当子线程此方法还未执行完毕,ft.get()方法会一直阻塞,直到call()方法执行完毕才能取到返回值。

上述主要讲解了三种常见的线程创建方式,对于线程的启动而言,都是调用线程对象的start()方法,需要特别注意的是:不能对同一线程对象两次调用start()方法。

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