4种方式创建线程及基本使用
一、线程的4种创建和使用
方式一：继承Thread类
1. 创建一个继承于Thread类的子类
2. 重写Thread类的run() --> 将此线程执行的操作声明在run()中
3. 创建Thread类的子类的对象
4. 通过此对象调用start()
class MyThread extends Thread { //2. 重写Thread类的run() @Override public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) { if(i % 2 == 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i); } } } } public class ThreadTest { public static void main(String[] args) { //3. 创建Thread类的子类的对象 MyThread t1 = new MyThread(); //4.通过此对象调用start():①启动当前线程 ② 调用当前线程的run() t1.start(); //问题一：我们不能通过直接调用run()的方式启动线程。 // t1.run(); //问题二：再启动一个线程，遍历100以内的偶数。不可以还让已经start()的线程去执行。会报IllegalThreadStateException // t1.start(); //我们需要重新创建一个线程的对象 MyThread t2 = new MyThread(); t2.start(); } }
方式二：实现Runnable接口
- 创建一个实现了Runnable接口的类
- 实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
- 创建实现类的对象
- 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
- 通过Thread类的对象调用start()
class MThread implements Runnable{ //2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法：run() @Override public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) { if(i % 2 == 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i); } } } } public class ThreadTest1 { public static void main(String[] args) { //3. 创建实现类的对象 MThread mThread = new MThread(); //4. 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象 Thread t1 = new Thread(mThread); t1.setName("线程1"); //5. 通过Thread类的对象调用start():① 启动线程 ②调用当前线程的run()-->调用了Runnable类型的target的run() t1.start(); //再启动一个线程，遍历100以内的偶数 Thread t2 = new Thread(mThread); t2.setName("线程2"); t2.start(); } }
比较创建线程的两种方式：
开发中：优先选择：实现Runnable接口的方式
原因：1. 实现的方式没有类的单继承性的局限性
2. 实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况。
联系：public class Thread implements Runnable
相同点：两种方式都需要重写run(),将线程要执行的逻辑声明在run()中。
方式三：实现Callable接口 --- JDK 5.0新增
如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大？
- call()可以有返回值的。
- call()可以抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常的信息
- Callable是支持泛型的
- 需要借助FutureTask类，比如获取返回结果（ FutrueTask是Futrue接口的唯一的实现类）
class NumThread implements Callable{ //2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中 @Override public Object call() throws Exception { int sum = 0; for (int i = 1; i <= 100; i++) { if(i % 2 == 0){ System.out.println(i); sum += i; } } return sum; } } public class ThreadNew { public static void main(String[] args) { //3.创建Callable接口实现类的对象 NumThread numThread = new NumThread(); //4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象 FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread); //5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start() new Thread(futureTask).start(); try { //6.获取Callable中call方法的返回值 //get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。 Object sum = futureTask.get();//会发生阻塞情况 System.out.println("总和为：" + sum); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } } }
方式四：使用线程池
好处：
1.提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
2.降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
3.便于线程管理
corePoolSize：核心池的大小
maximumPoolSize：最大线程数
keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
class NumberThread implements Runnable{ @Override public void run() { for(int i = 0;i <= 100;i++){ if(i % 2 == 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i); } } } } public class ThreadPool { public static void main(String[] args) { //1. 提供指定线程数量的线程池 ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10); ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service; //设置线程池的属性 // System.out.println(service.getClass()); // service1.setCorePoolSize(15); // service1.setKeepAliveTime(); //2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象 service.execute(new NumberThread());//适合适用于Runnable // service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable //3.关闭连接池 service.shutdown(); } }
Thread中的常用方法：
1. start():启动当前线程；调用当前线程的run() 2. run(): 通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中 3. currentThread():静态方法，返回执行当前代码的线程 4. getName():获取当前线程的名字 5. setName():设置当前线程的名字 6. yield():释放当前cpu的执行权 7. 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完全执行完以后，线程a才 结束阻塞状态。 8. stop():已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。 9. sleep(long 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 线程是阻塞状态。 10. isAlive():判断当前线程是否存活
线程优先级的设置：
- MAX_PRIORITY：10
- MIN _PRIORITY：1
- NORM_PRIORITY：5 -->默认优先级
getPriority():获取线程的优先级
setPriority(int p):设置线程的优先级
说明：高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下被执行。并不意味着只有当高优先级的线程执行完以后，低优先级的线程才执行
二、线程的生命周期
Java语言使用Thread类 及其子类的对象来表示线程，在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下的五 种状态：
新建： 当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建 状态
就绪：处于新建状态的线程被start()后，将进入线程队列等待CPU时间片，此时它已 具备了运行的条件，只是没分配到CPU资源
运行：当就绪的线程被调度并获得CPU资源时,便进入运行状态， run()方法定义了线 程的操作和功能
阻塞：在某种特殊情况下，被人为挂起或执行输入输出操作时，让出 CPU 并临时中 止自己的执行，进入阻塞状态
死亡：线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止或出现异常导致结束
三、线程的同步
在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。
方式一：synchronized
1. 同步代码块：
synchronized (对象){
// 需要被同步的代码；
} 2. synchronized还可以放在方法声明中，表示整个方法为同步方法。
例如： public synchronized void show (String name){ …. }
说明：
1.操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码。 -->不能包含代码多了，也不能包含代码少了。
2.共享数据：多个线程共同操作的变量。比如：ticket就是共享数据。
3.同步监视器，俗称：锁。任何一个类的对象，都可以充当锁。
要求：多个线程必须要共用同一把锁。
4.同步方法的锁：静态方法（类名.class）、非静态方法（this）
同步代码块：自己指定，很多时候也是指定为this或类名.class
例：
1.使用同步代码块解决Runnable接口的方式的同步问题
class Window1 implements Runnable{ private int ticket = 100; @Override public void run() { while(true){ synchronized (this){//此时的this:唯一的Window1的对象 if (ticket > 0) { try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票，票号为：" + ticket); ticket--; } else { break; } } } } } public class WindowTest1 { public static void main(String[] args) { Window1 w = new Window1(); Thread t1 = new Thread(w); Thread t2 = new Thread(w); Thread t3 = new Thread(w); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
2.使用同步方法解决继承thread方式的同步问题
private static int ticket = 100; @Override public void run() { while (true) { show(); } } private static synchronized void show(){//同步监视器：Window4.class //private synchronized void show(){ //同步监视器：t1,t2,t3。此种解决方式是错误的 if (ticket > 0) { try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：卖票，票号为：" + ticket); ticket--; } } } public class WindowTest4 { public static void main(String[] args) { Window4 t1 = new Window4(); Window4 t2 = new Window4(); Window4 t3 = new Window4(); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
3.单例模式之懒汉式（线程安全）
public class BankTest { } class Bank{ private Bank(){} private static Bank instance = null; public static Bank getInstance(){ //方式一：效率稍差 // synchronized (Bank.class) { // if(instance == null){ // // instance = new Bank(); // } // return instance; // } //方式二：效率更高 if(instance == null){ synchronized (Bank.class) { if(instance == null){ instance = new Bank(); } } } return instance; } }
方式二·：Lock锁
1.java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的 工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象 加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
2. ReentrantLock 类实现了 Lock ，它拥有与 synchronized 相同的并发性和 内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以 显式加锁、释放锁
class Window implements Runnable{ private int ticket = 100; //1.实例化ReentrantLock private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); @Override public void run() { while(true){ try{ //2.调用锁定方法lock() lock.lock(); if(ticket > 0){ try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：售票，票号为：" + ticket); ticket--; }else{ break; } }finally { //3.调用解锁方法：unlock() lock.unlock(); } } } } public class LockTest { public static void main(String[] args) { Window w = new Window(); Thread t1 = new Thread(w); Thread t2 = new Thread(w); Thread t3 = new Thread(w); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
1.synchronized 与 Lock的异同？
相同：二者都可以解决线程安全问题
不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器
Lock需要手动的启动同步（lock()），同时结束同步也需要手动的实现（unlock()）
2.优先使用顺序：
Lock 同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源） 同步方法（在方法体之外）
四、线程通信
例：使用两个线程打印 1-100。线程1, 线程2 交替打印
*/ class Number implements Runnable{ private int number = 1; private Object obj = new Object(); @Override public void run() { while(true){ synchronized (obj) { obj.notify(); if(number <= 100){ try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + number); number++; try { //使得调用如下wait()方法的线程进入阻塞状态 obj.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }else{ break; } } } } } public class CommunicationTest { public static void main(String[] args) { Number number = new Number(); Thread t1 = new Thread(number); Thread t2 = new Thread(number); t1.setName("线程1"); t2.setName("线程2"); t1.start(); t2.start(); } }
涉及到的三个方法：
- wait():一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态，并释放同步监视器。
- notify():一旦执行此方法，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait，就唤醒优先级高的那个。
- notifyAll():一旦执行此方法，就会唤醒所有被wait的线程。
说明：
1.wait()，notify()，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
2.wait()，notify()，notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。否则，会出现IllegalMonitorStateException异常
3.wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。
sleep() 和 wait()的异同？
1.相同点：一旦执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态。
2.不同点：1）两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep() , Object类中声明wait()
2）调用的要求不同：sleep()可以在任何需要的场景下调用。 wait()必须使用在同步代码块或同步方法中
3）关于是否释放同步监视器：如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中，sleep()不会释放锁，wait()会释放锁。
4）sleep()自动唤醒，wait()需要手动调用notify()和notifyAll()
