java多线程概念及实现方式
1、并发和并行
并发:在同一时刻,有多个指令在单个CPU上交替执行.
并行:在同一时刻,有多个指令在多个CPU上同时执行.
2、进程和线程
进程:正在运行的软件.
- 独立性:进程是一个能独立运行的基本单位,同时也是系统分配资源和调度的独立单位.
- 动态性:进程的实质是程序的一次执行过程,进程是动态产生,动态消亡的.
- 并发性:任何进程都可以同其他进程一起并发执行.
线程:进程中的单个顺序控制流,是一条执行路径.
3、多线程的实现方式
- 继承Thread类的方式进行实现
- 实现Runnable接口的方式进行实现
- 利用Callable和Future接口方式实现
多线程的实现方案
方式1:继承Thread类
- 定义一个类如MyThread继承Thread类
- 在MyThread类中重写run()方法
- 创建MyThread类的对象
- 启动线程
public class MyThread extends Thread { @Override public void run() { // run方法是执行的内容 for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println("线程开启了"+i); } } } public class MyThreadTest { public static void main(String[] args) { MyThread t1 = new MyThread(); MyThread t2 = new MyThread(); t1.start(); t2.start(); // 可以发现两个线程是交替执行的 } }
两个小问题
为什么要重写run方法?
- 因为run是用来封装被线程执行的代码
- run()方法和start()方法的区别?
- run():封装线程执行的代码,直接调用,相当于普通方法的调用,并没有开启线程.
- start():启动线程;然后由VM调用此线程的run()方法.
方式2:实现Runnable
- 定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
- 在MyRunnable类中重写run()方法
- 创建MyRunnable类的对象
- 创建Thread类的对象,把MyRunnable对象作为构造方法的参数
- 启动线程
public class MyRunnable implements Runnable { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println("第二种方式"+i); } } } public class MyRunnableTest { public static void main(String[] args) { // 创建一个参数对象 MyRunnable m1 = new MyRunnable(); MyRunnable m2 = new MyRunnable(); // 创建一个线程对象,并把参数传给这个线程 Thread t1 = new Thread(m1); Thread t2 = new Thread(m2); // 开启线程 t1.start(); t2.start(); } }
方式3:Callable和Future
区别:Callable接口有返回值,并且可以抛出异常;
Future 主要作用:获取任务执行结果,中断任务等
- 定义一个类MyCallable实现Callable接口
- 在MyCallable类中重写call()方法·创建MyCallable类的对象
- 创建Future的实现类FutureTask对象,把MyCallable对象作为构造方法的参数
- 创建Thread类的对象,把FutureTask对象作为构造方法的参数
- 启动线程
- 再调用get方法,就可以获取线看程结束之后的结果。
- 值得注意的是:get方法要在start开启之后调用.
public class MyCallable implements Callable<String>{ @Override public String call() throws Exception { for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println("线程执行中"+i); } return "线程执行完成"; } }
public class MyCallableTest { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { MyCallable m1 = new MyCallable(); // 可以获取线程执行后的结果,也可以作为参数传递诶Thread FutureTask<String> f1 = new FutureTask(m1); Thread t1 = new Thread(f1); // 开启线程 t1.start(); // 返回值 String o = f1.get(); System.out.println(o); } }
4、线程的生命周期
线程生命周期概述:
当线程被创建并启动以后,它既不是一启动就进入了执行状态,也不是一直处于执行状态。在线程的生命周期中,它要经过新建(New)、就绪(Runnable)、运行(Running)、阻塞(Blocked)和死亡(Dead)5 种状态。尤其是当线程启动以后,它不可能一直"霸占"着 CPU 独自运行,所以 CPU 需要在多条线程之间切换,于是线程状态也会多次在运行、阻塞之间切换
线程的五种状态:
1)新建状态:
当程序使用 new 关键字创建了一个线程之后,该线程就处于新建状态,此时仅由 JVM 为其分配内存,并初始化其成员变量的值
2)就绪状态:
当线程对象调用了 start()方法之后,该线程处于就绪状态。Java 虚拟机会为其创建方法调用栈和程序计数器,等待调度运行
3)运行状态:
如果处于就绪状态的线程获得了 CPU,开始执行 run()方法的线程执行体,则该线程处于运行状态
4)堵塞状态:
阻塞状态是指线程因为某种原因放弃了 cpu 使用权,也即让出了 cpu timeslice,暂时停止运行。直到线程进入可运行(runnable)状态,才有机会再次获得 cpu timeslice 转到运行(running)状态。阻塞的情况分三种:
线程会以下面三种方式结束,结束后就是死亡状态。
5、终止线程的四种方式:
1)正常运行结束
程序运行结束,线程自动结束
2)使用退出标志退出线程
一般 run()方法执行完,线程就会正常结束,然而,常常有些线程是伺服线程。它们需要长时间的运行,只有在外部某些条件满足的情况下,才能关闭这些线程。使用一个变量来控制循环,例如:最直接的方法就是设一个 boolean 类型的标志,并通过设置这个标志为 true 或 false 来控制 while循环是否退出,代码示例:
public class ServerThread extends Thread { //volatile修饰符用来保证其它线程读取的总是该变量的最新的值 public volatile boolean exit = false; @Override public void run() { ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080); while(!exit){ serverSocket.accept(); //阻塞等待客户端消息 ... } } public static void main(String[] args) { ServerThread t = new ServerThread(); t.start(); ... t.exit = true; //修改标志位,退出线程 } }
定义了一个退出标志 exit,当 exit 为 true 时,while 循环退出,exit 的默认值为 false.在定义 exit时,使用了一个 Java 关键字 volatile,这个关键字的目的是使 exit 同步,也就是说在同一时刻只能由一个线程来修改 exit 的值
3)Interrupt 方法结束线程
public class ServerThread extends Thread { //volatile修饰符用来保证其它线程读取的总是该变量的最新的值 public volatile boolean exit = false; @Override public void run() { ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080); while(!exit){ serverSocket.accept(); //阻塞等待客户端消息 ... } } public static void main(String[] args) { ServerThread t = new ServerThread(); t.start(); ... t.exit = true; //修改标志位,退出线程 } }
运行结果:
=============NotInterruptThread execute... =============
=============NotInterruptThread execute... =============
=============NotInterruptThread execute... =============
=============NotInterruptThread execute... =============
=============NotInterruptThread execute... =============
=============NotInterruptThread execute... =============
=============NotInterruptThread execute... =============
=============NotInterruptThread execute... =============
=============NotInterruptThread execute... =============
5 秒后,打印就会停止。
4)stop 方法终止线程(线程不安全)