java 多线程的三种实现

偏执的太偏执、 2022-04-23 14:26 268阅读 0赞

一、java多线程简介  
1、什么是进程？  
说明线程前先说下什么是进程，  
看一张图

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3liNTQ2ODIyNjEy_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
图一

图一显示的都是一个个独立的进程，他们之间没有直接联系的， 每个进程是一个应用程序，都有独立的内存空间，

2、什么是线程？

上面截图中的每个进程，其实就是由多一个或多个线程组成的，说白了，线程其实就是进程中最小执行单位， 同一个进程中的线程共享其进程中的内存和资源（共享的内存是堆内存和方法区内存，栈内存不共 享，每个线程有自己的。）

3、线程的生命周期及五种基本状态

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3liNTQ2ODIyNjEy_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
图二  
**新建状态（New）**：当线程对象对创建后，即进入了新建状态，如：Thread t = new MyThread();

**就绪状态（Runnable）**：当调用线程对象的start()方法（t.start();），线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程，只是说明此线程已经做好了准备，随时等待CPU调度执行，并不是说执行了t.start()此线程立即就会执行；

**运行状态（Running）**：当CPU开始调度处于就绪状态的线程时，此时线程才得以真正执行，即进入到运行状态。注：就 绪状态是进入到运行状态的唯一入口，也就是说，线程要想进入运行状态执行，首先必须处于就绪状态中；

**阻塞状态（Blocked）**：处于运行状态中的线程由于某种原因，暂时放弃对CPU的使用权，停止执行，此时进入阻塞状态，直到其进入到就绪状态，才 有机会再次被CPU调用以进入到运行状态。根据阻塞产生的原因不同，阻塞状态又可以分为三种：

**1.等待阻塞**：运行状态中的线程执行wait()方法，使本线程进入到等待阻塞状态；

**2.同步阻塞** ： 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态；

**3.其他阻塞** ： 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态。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，线程重新转入就绪状态。

**死亡状态（Dead）**：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

二、java多线程的创建及启动

创建多线程有三种方式

1、继承Thread类，重写该类的run()方法。

package com.test.thread;/**
     * Created by Administrator on 2019/3/15/015.
     */
    
    /**
     * @ClassName ThreadTest1
     * @Description TODO
     * @Date 2019/3/15/01517:34
     * @Version 1.0
     * 继承Thread类，重写该类的run()方法。
     **/
    public class ThreadTest1 extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            for ( int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
                }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            for (int i = 0; i < 100; i++){
                // 创建一个新的线程  test1  此线程进入新建状态
                ThreadTest1 test1 = new ThreadTest1();
                // 创建一个新的线程  test2  此线程进入新建状态
                ThreadTest1 test2 = new ThreadTest1();
                //调用start()方法使得线程进入就绪状态
                test1.start();
                test2.start();
            }
    
        }
    }

如上所示，继承Thread类，通过重写run()方法定义了一个新的线程类MyThread，其中run()方法的方法体代表了线程需要完成的任务，称之为线程执行体。当创建此线程类对象时一个新的线程得以创建，并进入到线程新建状态。通过调用线程对象引用的start()方法，使得该线程进入到就绪状态，此时此线程并不一定会马上得以执行，这取决于CPU调度时机。

2、2.实现Runnable接口，并重写该接口的run()方法

package com.test.thread;/**
     * Created by Administrator on 2019/3/15/015.
     */
    
    /**
     * @ClassName ThreadTest2
     * @Description TODO
     * @Date 2019/3/15/01517:47
     * @Version 1.0
     **/
    public class ThreadTest2 implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            for ( int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            for (int i = 0; i < 100; i++){
                // 创建一个新的线程  test1  此线程进入新建状态
                ThreadTest1 test1 = new ThreadTest1();
                // 创建一个新的线程  test2  此线程进入新建状态
                ThreadTest1 test2 = new ThreadTest1();
                //调用start()方法使得线程进入就绪状态
                test1.start();
                test2.start();
            }
    
        }
    }

相信以上两种创建新线程的方式大家都很熟悉了，那么Thread和Runnable之间到底是什么关系呢？我们首先来看一下下面这个例子。

package com.test.thread;/**
     * Created by Administrator on 2019/3/15/015.
     */
    
    /**
     * @ClassName MyRunnable
     * @Description TODO
     * @Date 2019/3/15/01518:09
     * @Version 1.0
     **/
    class MyRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("in MyRunnable run");
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            }
        }
    }
    
    
    package com.test.thread;/**
     * Created by Administrator on 2019/3/15/015.
     */
    
    /**
     * @ClassName MyThread
     * @Description TODO
     * @Author yb
     * @Date 2019/3/15/01518:10
     * @Version 1.0
     **/
    class MyThread extends Thread {
    
        private int i = 0;
    
        public MyThread(Runnable runnable) {
            super(runnable);
        }
    
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("in MyThread run");
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            }
        }
    }
    
    
    package com.test.thread;/**
     * Created by Administrator on 2019/3/15/015.
     */
    
    /**
     * @ClassName ThreadTest3
     * @Description TODO
     * @Date 2019/3/15/01517:53
     * @Version 1.0
     **/
    public class ThreadTest3 {
        public static void main(String[] args) {
           for (int i = 0; i < 100 ;i ++) {
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
               if (i == 30 ){
                   Runnable myRunnable = new MyRunnable();
                   Thread thread = new MyThread(myRunnable);
                   thread.start();
               }
           }
        }
    }

同样的，与实现Runnable接口创建线程方式相似，不同的地方在于

Thread thread = new MyThread(myRunnable);  
那么这种方式可以顺利创建出一个新的线程么？答案是肯定的。至于此时的线程执行体到底是MyRunnable接口中的run()方法还是MyThread类中的run()方法呢？通过输出我们知道线程执行体是MyThread类中的run()方法。其实原因很简单，因为Thread类本身也是实现了Runnable接口，而run()方法最先是在Runnable接口中定义的方法。

public interface Runnable \{

public abstract void run();

\}  
我们看一下Thread类中对Runnable接口中run()方法的实现：

复制代码  
　　@Override  
public void run() \{  
if (target != null) \{  
target.run();  
\}  
\}  
复制代码  
也就是说，当执行到Thread类中的run()方法时，会首先判断target是否存在，存在则执行target中的run()方法，也就是实现了Runnable接口并重写了run()方法的类中的run()方法。但是上述给到的列子中，由于多态的存在，根本就没有执行到Thread类中的run()方法，而是直接先执行了运行时类型即MyThread类中的run()方法。

3.使用Callable和Future接口创建线程。具体是创建Callable接口的实现类，并实现clall()方法。并使用FutureTask类来包装Callable实现类的对象，且以此FutureTask对象作为Thread对象的target来创建线程

public class ThreadTest4 {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            Callable<Integer> myCallable = new MyCallable();    // 创建MyCallable对象
            FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<Integer>(myCallable); //使用FutureTask来包装MyCallable对象
    
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
                if (i == 30) {
                    Thread thread = new Thread(ft);   //FutureTask对象作为Thread对象的target创建新的线程
                    thread.start();                      //线程进入到就绪状态
                }
            }
    
            System.out.println("主线程for循环执行完毕..");
    
            try {
                int sum = ft.get();            //取得新创建的新线程中的call()方法返回的结果
                System.out.println("sum = " + sum);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
    
        }
    }
    
    
    class MyCallable implements Callable<Integer> {
        private int i = 0;
    
        // 与run()方法不同的是，call()方法具有返回值
        @Override
        public Integer call() {
            int sum = 0;
            for (; i < 100; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
                sum += i;
            }
            return sum;
        }
    
    }

于是，我们发现FutureTask类实际上是同时实现了Runnable和Future接口，由此才使得其具有Future和Runnable双重特性。通过Runnable特性，可以作为Thread对象的target，而Future特性，使得其可以取得新创建线程中的call()方法的返回值。

执行下此程序，我们发现sum = 4950永远都是最后输出的。而“主线程for循环执行完毕…”则很可能是在子线程循环中间输出。由CPU的线程调度机制，我们知道，“主线程for循环执行完毕…”的输出时机是没有任何问题的，那么为什么sum =4950会永远最后输出呢？

原因在于通过ft.get()方法获取子线程call()方法的返回值时，当子线程此方法还未执行完毕，ft.get()方法会一直阻塞，直到call()方法执行完毕才能取到返回值。

上述主要讲解了三种常见的线程创建方式，对于线程的启动而言，都是调用线程对象的start()方法，需要特别注意的是：不能对同一线程对象两次调用start()方法。

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