Java多线程(1)---多线程认识、四种创建方式以及线程状态

青旅半醒 2024-04-20 14:29 7阅读 0赞

**目录**

前言

一.Java的多线程

1.1多线程的认识

1.2Java多线程的创建方式

1.3Java多线程的生命周期

1.4Java多线程的执行机制

二.创建多线程的四种方式

2.1继承Thread类

⭐创建线程

⭐Thread的构造方法和常见属性

2.2.实现Runnable接口

⭐创建线程

⭐使用lambda表达式创建

2.3实现Callable接口创建多线程

⭐线程的创建

⭐Callable接口的特点

2.4通过线程池创建多线程

⭐创建线程

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> 🎄 本章讲解内容：**多线程的认识、创建方式、及其状态**
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## 前言 ##

在学习多线程之前，我们必须了解什么是线程？作用是什么？而线程的知识又与进程有关系，因此我们需要先了解进程再去了解线程，这样才能更好的学习到多线程的知识。本文只是多线程的一部分，多线程涉及的知识点很多很多，**锁啊、线程安全啊、CAS等知识**，需要耐心学习。

进程学习：[http://t.csdn.cn/I4uDU][http_t.csdn.cn_I4uDU]

线程学习：[http://t.csdn.cn/AxYac][http_t.csdn.cn_AxYac]

## 一.Java的多线程 ##

### 1.1多线程的认识 ###

**多线程**，从字面上理解，就是从多个单线程一起执行多个任务。在Java 编程中，已经给多线程编程提供了内置的支持。多线程是多任务的一种特别的形式，但多线程使用了更小的cpu资源开销。 多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的。

线程本身就是操作系统提供的概念，因此操作系统提供了一些API供程序员使用，而在Java中，也存在一些API供人们使用和编译。在Java标准库中Thread类就是用于多线程的创建。

注：创建多线程的方式不仅仅只有Thread类

### 1.2Java多线程的创建方式 ###

Java语言中，目前可以创建多线程的方式有四种方式：

1.  继承Thread类
2.  实现Runnable接口
3.  使用lambda表达式(基于Runnable接口搭配内部类的优化)
4.  使用线程池
5.  使用FutureTask类和Callable接口

以上的1、2、5方法可以搭配匿名内部类使用，而目前最为常用的方式有：实现Runnable接口、调用多线程池。

### 1.3Java多线程的生命周期 ###

![d9eb670bb89444abb7273fe305b74031.png][]

新建状态、可执行状态、执行状态以及死亡状态是每一个线程都会发生，而阻塞状态则是选择性发生，当需要阻塞时，使用sleep()、join()方法。

### 1.4Java多线程的执行机制 ###

当Java程序运行时，先创建出一个进程，该进程里至少包含一个线程，**主线程**，就是负责执行main方法的线程。然后在mian()方法里创建出其他线程。我们主要学习的就是创建和使用线程。

![20eb0132430b4fa0a7f2929d8de96859.png][]

**注：**一般情况下，主线程与子线程相互不影响，即子线程结束，主线程不一定结束；主线程结束，子线程不一定结束；主线程异常，子线程不一定异常；子线程异常，主线程不一定异常。但当设置守护线程等特殊操作时，主线程与子线程会发生相互影响。

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## 二.创建多线程的四种方式 ##

### 2.1继承Thread类 ###

#### ⭐创建线程 ####

使用Thread类创建线程有2种方式，最基本的实现多线程方式，就是创建一个类继承Thread类，然后再实例化该类。可实例化多个线程。

**1.继承Thread类创建一个线程**

class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
        System.out.println("这里是线程运行的代码");
        }
    }
    
    public class Text{
         public static void main(String[] args) {
            //创建MyThread实例
          MyThread t1=new MyThread();
           //调用start方法启动线程
         t1.start();
        }
    }

**注：**继承Thread类需要重写run()方法，而调用的是start()方法，而不是run()方法，start()是启动线程，而run()则是执行方法。

**2.匿名内部类创建 Thread 子类对象**

// 使用匿名类创建 Thread 子类对象
    Thread t1 = new Thread() {
        @Override
        public void run() {
        System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象");
        }
    };
        //启动线程
        t1.start();

**注**：该方法不需要继承其他类，而是直接实例化Thread类和使用匿名内部类。

#### ⭐Thread的构造方法和常见属性 ####

Thread构造方法：

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>构造方法</td> 
   <td>解释</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Thread()</td> 
   <td>创建线程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Thread(Runnable 对象名)</td> 
   <td>使用Runnable对象创建线程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Thread(String 线程名)</td> 
   <td>创建线程对象，并命名</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Thread(Runnable 对象名，String 线程名)</td> 
   <td>使用Runnable对象创建线程对象，并命名</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**常见属性：**

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>属性</td> 
   <td>获取方法</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ID</td> 
   <td>getId()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>名称</td> 
   <td>getName()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>状态</td> 
   <td>getState()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>优先级</td> 
   <td>getPriority()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>是否有后台线程</td> 
   <td>isDaemon()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>是否存活</td> 
   <td>isAlive()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>是否中断</td> 
   <td>isInterrupted()</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**ID** 是线程的唯一标识，不同线程不会重复  
**名称**是各种调试工具用到

其中重要的是**前台和后台线程**：

1.  前台线程，会影响到进程结束，如果前台进程没有执行完毕，进程不会结束
2.  后台线程，也称守护线程，当主线程结束时，进程结束，后台线程无论是否还在执行也结束

Java多线程当中默认为前台线程，也可以通过setDaemon方法设置，false

**存活**是指线程是否执行结束。**中断**是指让正在执行的线程强行结束。类似循环的break；

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### 2.2.实现Runnable接口 ###

#### ⭐创建线程 ####

Runnable接口，将需要执行的线程放入其中，再通过Runnable和Thread配合，就可以进行线程的实现。而方法有2种。

**第一种：创建Thread类实例，调用构造方法时，将Runnable对象传参**

class MyRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
        System.out.println("这里是线程运行的代码");
        }
    }
        
        //创建Thread类实例
    Thread t = new Thread(new MyRunnable());
        //调用start()方法
        t.start();

实现一个接口Runnable，然后重写run方法，再将Runnable实例化出的对象，放入Thread的构造函数Thread(Runnable 对象名)，就可以实现线程的执行。

**第二种：创建Thread类实例，搭配使用匿名内部类创建Runnable子类对象**

// 使用匿名类创建 Runnable 子类对象
    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("使用匿名类创建 Runnable 子类对象");
        }
    });

这种方法更为的简便，直接在匿名内部类当中重写run()方法，在run()方法内部写上需要执行的操作。

#### ⭐使用lambda表达式创建 ####

lambda表达式用于匿名内部类和接口的情况，而创建Thread类时，搭配匿名内部类创建了Runnable子类对象，因此可以使用lambda表达式的方法简化操作。

lambda表达式的学习：[http://t.csdn.cn/VxRLy][http_t.csdn.cn_VxRLy]

**代码示例：**

// 使用 lambda 表达式创建 Runnable 子类对象
    Thread t4 = new Thread(() -> {
        System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象");
    });

如果看不懂lambda表达式，你就记住这是一种创建线程的方法，不去理解。

**注：**相比前几种创建方式，使用lambda表达式创建更为方便简单。

### 2.3实现Callable接口创建多线程 ###

#### ⭐线程的创建 ####

Callable 是一个 interface . 使用时需要创建utureTask类的对象，相当于把线程封装了一个 **"返回值**". 方便程序猿借助多线程的方式计算结果.该方法是基于jdk5.0之后新增的方法，

**方法步骤：**

1.  创建一个实现Callable接口的类。
2.  在这个实现类中实现Callable接口的call()方法，并创建这个类的对象。
3.  将这个Callable接口实现类的对象作为参数传递到FutureTask类的构造器中，创建FutureTask类的对象。
4.  将这个FutureTask类的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象，并调用这个对象的start()方法。
5.  在主线程中调用 futureTask.get() 能够阻塞等待新线程计算完毕. 并获取到 FutureTask 中的结  
    果。

**代码示例：**

Callable<Integer> callable = new Callable<Integer>() {
            @Override
        public Integer call() throws Exception {
            int sum = 0;
            for (int i = 1; i <= 1000; i++) {
            sum += i;
        }
        return sum;
        }
    };
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);
            Thread t = new Thread(futureTask);
                t.start();
            int result = futureTask.get();
            System.out.println(result);

#### ⭐Callable接口的特点 ####

1.  Callable 和 Runnable 相对, 都是描述一个 "任务". Callable 描述的是带**有返回值的任务**,Runnable 描述的是**不带返回值的任务.**
2.  Callable 通常需要搭配 FutureTask 来使用. FutureTask 用来保存 Callable 的返回结果. 因为
3.  Callable 往往是在另一个线程中执行的, 啥时候执行完并不确定.
4.  FutureTask 就可以负责这个等待结果出来的工作.

### 2.4通过线程池创建多线程 ###

虽然创建销毁线程比创建销毁进程更轻量, 但是在频繁创建销毁线程的时候还是会比较低效.  
线程池就是为了解决这个问题. 如果某个线程不再使用了, 并不是真正把线程释放, 而是放到一个 "池子"中, 下次如果需要用到线程就直接从池子中取, 不必通过系统来创建了.

#### ⭐创建线程 ####

1、线程池的使用，需要使用以下类：

*  Executors 是一个工厂类, 能够**创建**出**几种不同风格**的线程池.
 *  ExecutorService 表示一个线程池实例.
 *  ExecutorService 的 submit 方法能够向线程池中提交若干个任务.

2、Executors 创建的**几种风格**线程池：

> 实例化一个线程池格式：ExecutorService pool = Executors.**方法()**;

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="width:330px;"><strong>创建线程池种类</strong></td> 
   <td style="width:518px;"><strong>解释</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:330px;"><strong>&nbsp;Executors.newFixedThreadPool</strong>(int&nbsp; Num threads)&nbsp;</td> 
   <td style="width:518px;">创建固定线程数的线程池</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:330px;"><strong>&nbsp;Executors.newSingleThreadExecutor</strong>()</td> 
   <td style="width:518px;">创建只包含单个线程的线程池.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:330px;">&nbsp;<strong>Executors.newCachedThreadPool</strong>()</td> 
   <td style="width:518px;">创建线程数目动态增长的线程池.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:330px;">&nbsp;<strong>Executors.newScheduledThreadPool</strong>(int corePoolSize)&nbsp;</td> 
   <td style="width:518px;"> <p>设定延迟时间后执行命令，或者定期执行命令. 是</p> <p>进阶版的 Timer.</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

注：Executors 本质上是 ThreadPoolExecutor 类的封装

**代码示例：**

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        pool.submit(new Runnable() {
            @Override
        public void run() {
            System.out.println("hello");
        }
    });
        //线程池使用结束之后需要使用shutdown()关闭
         pool.shutdown();

## 三.线程的状态 ##

线程的状态是一个枚举类型 Thread.State，而线程的状态一共有6种，6种状态定义在Thread类的State枚举中。

> 1.  **初始状态(NEW)：**线程对象被创建但尚未调用start()方法。
> 2.  **就绪状态(RUNNABLE)：**线程处于可运行线程池中，等待被线程调度选中获取CPU的使用权。就绪状态分为两种情况，一是线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start()方法，此时线程处于某个线程拿到对象锁、当前线程时间片用完调用yield()方法、锁池里的线程拿到对象锁后，这些线程也将进入就绪状态。
> 3.  **运行状态(RUNNABLE之RUNNING)：**线程正在被执行，具体来说就是线程获得了CPU的使用权。
> 4.  **阻塞状态(BLOCKED)：**线程阻塞于锁，即线程在等待获得对象锁。
> 5.  **等待状态(WAITING)：**线程需要等待其他线程做出一些特定动作，比如等待其他线程的通知或中断。
> 6.  **超时等待状态(TIMED\_WAITING)：**与等待状态不同的是，超过指定时间后会自动返回。
> 7.  **终止状态(TERMINATED)：**线程的run()方法执行完成，或者主线程的main()方法执行完成，线程终止。终止状态的线程不能再被复生。如果在终止状态的线程上调用start()方法，会抛出java.lang.IllegalThreadStateException异常。

**注：**之前的 isAlive() 方法，可以认为是处于不是 NEW 和 TERMINATED 的状态都是活着  
的

### 3.1状态的抽象说明 ###

状态图：

![85750bab4ae946649aa15a81ed357263.png][]

1.  **初始状态(NEW)：**刚刚拿到银行卡
2.  **就绪状态(RUNNABLE):**排队等待中
3.  **运行状态(RUNNABLE之RUNNING)：**开始与柜台人员进行交流取钱
4.  **阻塞状态(BLOCKED)：**阻塞了，相当于有人提前预约了取钱，你只能等待他结束
5.  **等待状态(WAITING)：**使用了wait()等待，例如柜台人员有一点事情，让你等到他回来
6.  **超时等待状态(TIMED\_WAITING)：**使用了sleep(),柜台人员告诉了你等他多久；使用join()方法，就是你和你朋友同时在取钱，取钱到一半你说先停下来，我朋友那边取完了你再取。

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多线程的概念、创建、状态的讲解本章已经结束了，而后期还有很多线程操作、线程安全、锁等知识，因此多线程是一个极为复杂并且重要的知识。

[Link 1]: https://so.csdn.net/so/search?q=%E4%B8%AA%E4%BA%BA%E4%B8%BB%E9%A1%B5&spm=1001.2101.3001.7020
[tq02_CSDN_-C_Java_Java]: https://blog.csdn.net/m0_74097410?spm=1010.2135.3001.5343
[55ae5fe7ab844842896947993d3eb222.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/20/bb87aa3792ce4ca5a76e7f85c9a7ee4b.png
[C]: http://t.csdn.cn/3A5e9
[JavaSE]: http://t.csdn.cn/TBH4P
[MySQL]: http://t.csdn.cn/2FRvG
[http_t.csdn.cn_I4uDU]: http://t.csdn.cn/I4uDU
[http_t.csdn.cn_AxYac]: http://t.csdn.cn/AxYac
[d9eb670bb89444abb7273fe305b74031.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/20/59c37a1b25eb4361a9a1457dacc2cea0.png
[20eb0132430b4fa0a7f2929d8de96859.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/20/a6cc420dbc1448778fe7801ee1a4e663.png
[http_t.csdn.cn_VxRLy]: http://t.csdn.cn/VxRLy
[85750bab4ae946649aa15a81ed357263.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/20/e08c328dc6154d109ba7e9d6a2a79969.png