Java多线程内容(1)

Posted by BY KiloMeter on February 28, 2019

实现多线程的方式

继承Thread类

Thread 类本质上是实现了 Runnable 接口的一个实例,代表一个线程的实例。 启动线程的唯一方法就是通过 Thread 类的 start()实例方法。 start()方法是一个 native 方法,它将启动一个新线程,并执行 run()方法。

public class MyThread extends Thread {
            public void run() {
                System.out.println("MyThread.run()");
            }
        }
        MyThread myThread1 = new MyThread();
        myThread1.start();

实现Runnable接口

如果自己的类已经 extends 另一个类,就无法直接 extends Thread,此时,可以实现一个Runnable 接口。

public class MyThread implements Runnable{
    public void run() {
        System.out.println("MyThread.run()");
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myMyThread = new MyThread();
        Thread thread = new Thread(myMyThread);
        thread.start();

    }
}

有返回值的线程

有返回值的任务必须实现 Callable 接口,类似的,无返回值的任务必须实现 Runnable 接口。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,再结合线程池接口 ExecutorService 就可以实现传说中有返回结果的多线程了。

public class MyCallable implements Callable{
    private String myid;
    public MyCallable(String s){
        myid = new String(s);
    }
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        List<Future> list = new ArrayList<>();
        for(int i = 0;i<10;i++){
            Callable c = new MyCallable(i+"");
            list.add(pool.submit(c));
        }
        pool.shutdown();
        for(Future future:list){
            System.out.println(future.get().toString());
        }
    }

    @Override
    public Object call() throws Exception {
        Book book = new Book("cdj"+myid);
        return book;
    }
}

基于线程池的方式创建线程

线程和数据库连接这些资源都是非常宝贵的资源。那么每次需要的时候创建,不需要的时候销毁,是非常浪费资源的。那么我们就可以使用缓存的策略,也就是使用线程池。

上面的代码就是用到了线程池。

4 种线程池

Java 里面线程池的顶级接口是 Executor,但是严格意义上讲 Executor 并不是一个线程池,而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是 ExecutorService。

newCachedThreadPool

创建一个可根据需要创建新线程的线程池,但是在以前构造的线程可用时将重用它们。对于执行很多短期异步任务的程序而言,这些线程池通常可提高程序性能。 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。 因此,长时间保持空闲的线程池不会使用任何资源。

newFixedThreadPool

创建一个可重用固定线程数的线程池,以共享的无界队列方式来运行这些线程。在任意点,在大多数 Threads 线程会处于处理任务的活动状态。如果在所有线程处于活动状态时提交附加任务,则在有可用线程之前,附加任务将在队列中等待。如果在关闭前的执行期间由于失败而导致任何线程终止,那么一个新线程将代替它执行后续的任务(如果需要)。在某个线程被显式地关闭之前,池中的线程将一直存在。

newScheduledThreadPool

创建一个线程池,它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行 。

public class PoolTest{
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool= Executors.newScheduledThreadPool(3);
        scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("延迟3秒");
            }
        },3,TimeUnit.SECONDS);
        scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("延迟6秒");
            }
        },6,TimeUnit.SECONDS);
        scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("延迟1秒后每3秒执行一次");
            }
        },1,3,TimeUnit.SECONDS);

    }
}

newSingleThreadExecutor

Executors.newSingleThreadExecutor()返回一个线程池(这个线程池只有一个线程)这个线程池可以在线程死后(或发生异常时)重新启动一个线程来替代原来的线程继续执行下去。

线程生命周期(状态)

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 。

新建状态(New)

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

就绪(Runnable)

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。

运行(Running)

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。

阻塞(Blocked)

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: 1、等待阻塞(o.wait->等待对列):运行(running)的线程执行 o.wait()方法, JVM 会把该线程放入等待队列(waitting queue)中。 2、同步阻塞(lock->锁池):运行(running)的线程在获取对象的同步锁时,若该同步锁被别的线程占用,则 JVM 会把该线程放入锁池(lock pool)中。 3、其他阻塞(sleep/join) 运行(running)的线程执行 Thread.sleep(long ms)或 t.join()方法,或者发出了 I/O 请求时,JVM 会把该线程置为阻塞状态。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,线程重新转入可运行(runnable)状态 。

线程死亡(DEAD)

线程会以下面三种方式结束,结束后就是死亡状态。

正常结束:run()或 call()方法执行完成,线程正常结束。

异常结束:线程抛出一个未捕获的 Exception 或 Error。

调用 stop:直接调用该线程的 stop()方法来结束该线程—该方法通常容易导致死锁,不推荐使用。 (该方法已被弃用)

终止线程的4种方式

正常运行结束

程序运行结束,线程自动结束。

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。

public class ThreadSafe extends Thread {
            public volatile boolean exit = false;
            public void run() {
                while (!exit){
                     //do something
                }
            }
        }

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,volatile关键字保证了该变量的可见性,一旦这个变量的值在其他线程发生了改变,会立刻写入到主存中,从而使得这个线程的缓存中的exit变量失效,重新去主存中读取。

有关volatile这个关键字的详细内容和虚拟机的内存模型,下面会谈到,下面这两篇文章有详细的解析。

Java并发编程:volatile关键字解析

再有人问你Java内存模型是什么,就把这篇文章发给他

Interrupt 方法结束线程

使用 interrupt()方法来中断线程有两种情况:

1、线程处于阻塞状态: 如使用了 sleep,同步锁的 wait,socket 中的 receiver,accept 等方法时,会使线程处于阻塞状态。当调用线程的 interrupt()方法时,会抛出 InterruptException 异常。阻塞中的那个方法抛出这个异常,通过代码捕获该异常,然后 break 跳出循环状态,从而让我们有机会结束这个线程的执行。 通常很多人认为只要调用 interrupt 方法线程就会结束,实际上是错的, 一定要先捕获 InterruptedException 异常之后通过 break 来跳出循环,才能正常结束 run 方法。

2、线程未处于阻塞状态: 使用 isInterrupted()判断线程的中断标志来退出循环。当使用interrupt()方法时,中断标志就会置 true,和使用自定义的标志来控制循环是一样的道理。

public void run() {
            while (!isInterrupted()){ //非阻塞过程中通过判断中断标志来退出
                try{
                    Thread.sleep(5*1000);//阻塞过程捕获中断异常来退出
                }catch(InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                    break;//捕获到异常之后,执行 break 跳出循环
                }
            }
        }

stop 方法终止线程(线程不安全,该方法已被废除)

程序中可以直接使用 thread.stop()来强行终止线程,但是 stop 方法是很危险的,就象突然关闭计算机电源,而不是按正常程序关机一样,可能会产生不可预料的结果,不安全主要是:thread.stop()调用之后,创建子线程的线程就会抛出 ThreadDeatherror 的错误,并且会释放子线程所持有的所有锁。一般任何进行加锁的代码块,都是为了保护数据的一致性,如果在调用thread.stop()后导致了该线程所持有的所有锁的突然释放(不可控制),那么被保护数据就有可能呈现不一致性,其他线程在使用这些被破坏的数据时,有可能导致一些很奇怪的应用程序错误。因 此,并不推荐使用 stop 方法来终止线程。