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java 多线程实现的四种方式

分类: IT文章 • 2023-11-16 23:13:12

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。

java 多线程实现的四种方式

  • 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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