Java三种创建多线程方法简介

今天药忘吃喽~ 2023-05-29 11:46 12阅读 0赞

## 什么是线程 ##

1.  现代操作系统在运行一个程序时，会为其**创建一个进程**。但是现代操作系统**调度的最小单元是线程**。
2.  一个进程由多个线程组成，一个线程也可以创建线程。
3.  线程拥有各自的计数器、堆栈和局部变量等属性，并且能够访问共享的内存变量。
4.  处理器在这些线程上高速切换（时间片轮转法等调度算法），让使用者感觉到这些线程在同时执行。（Thread.sleep(1000),并不代表线程睡眠1000毫秒，有可能操作系统调度来不及执行此线程所以可能存在睡眠时间比1000毫秒多的情况）

## 什么是进程 ##

1.  进程是操作系统中运行的一个任务
2.  进程中所包含的一个或多个执行单元成为线程。
3.  进程拥有一个私有的虚拟地址空间，该空间仅能被它所包含的线程访问。
4.  线程只能归属于一个进程并且它只能访问该进程所拥有的资源。

## 进程与线程的区别 ##

1.  一个线程至少有一个线程，线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发度高。

## 为什么要使用多线程 ##

1.  更多的处理器核心
2.  更快的响应时间
3.  更好的编程模型

## 线程的使用场景 ##

1.一个程序中需要同时完成多个任务  
2. 使得多线程可以更快完成情况

## 并发的原理 ##

多个线程“同时”运行只是感官上的一种表现。事实上是并发运行的。OS将时间划分为很多时间片段（时间片），尽可能均匀分配给每一个线程，**获得时间片的线程会被CPU执行。而其他线程全部等待**。但是时间片轮转的非常快。宏观上都运行，这种叫并发

## 线程状态 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dzZGZ5bQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

1.  NEW：初始状态，线程被构建，但是未调用start()方法。
2.  RUNABLE:运行状态，操作系统中的“就绪”，“运行”
3.  BLOCKED:线程因为某种原因放弃了cpu 使用权，暂时停止运行。**直到线程进入可运行(runnable)状态，才有机会再次获得时间片运行**。阻塞的情况分三种：  
    1）等待阻塞：线程调用object.wait()方法后，线程状态由RUNNING变为WAITING，并将当前线程放置到对象的等待队列，如果当前的线程拥有锁会释放锁。**（object.wait()，等待阻塞）**  
    2）同步阻塞：运行的线程在获取同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则会把该线程放入同步队列中\*\*（锁竞争阻塞）\*\*  
    3）其他阻塞：线程执行Thread.sleep(long ms)或t.join()方法，或者发出了I/O请求时，该线程为阻塞状态。**（睡眠，IO阻塞）**
4.  WAITING:等待状态，线程调用object.wait()线程进入等待状态，该线程需要等待其他线程做出通知或者中断做出相应操作
5.  TIME\_WAITING：超时等待状态，不同于WAITING状态是在超过规定时间，还没有被通知或者中断则自行返回
6.  TERMINATED:线程已经执行完毕

## 创建线程的方式 ##

1.  继承Thread类  
    启动线程是调用start()方法，run方法时线程要执行的任务。当线程调用start()线程则进入RUNING，一旦获得cpu时间，run方法就会被调用

public class ThreadDemo1 { 
        public static void main(String[] args) { 
            Thread thread = new MyThread();
            thread.start();
            
            //或者内部匿名实现类
            new Thread(){ 
                @Override
                public void run() { 
                    while (true){ 
                        System.out.println("现在运行的线程是："+Thread.currentThread().getName());
                        try { 
                            Thread.sleep(1000);
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }.start();
        }
    }
    class MyThread extends Thread{ 
        @Override
        public void run() { 
            while (true){ 
                System.out.println("现在运行的线程是："+Thread.currentThread().getName());
                try { 
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

1.  实现Runnable接口并重写run方法

public class ThreadDemo1 { 
        public static void main(String[] args) { 
            Thread runnableThread = new Thread( new Runnable(){ 
                @Override
                public void run() { 
                    while (true){ 
                        System.out.println("现在运行的线程是："+Thread.currentThread().getName());
                        try { 
                            Thread.sleep(1000);
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            });
            runnableThread.start();
        }
    }

1.  实现Callable接口：**可以得到线程执行的返回值，可以抛出异常**

public class ThreadDemo1 { 
        public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { 
            // 将Callable封装到FutureTask
            // FutureTask也是一种Runnable（也实现了Runnable）
            FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new MyCallable());
            new Thread(futureTask).start();
            // get方法会阻塞调用的线程
            System.out.println("线程返回的值"+ futureTask.get());
        }
    }
    class MyCallable implements Callable<Integer> { 
    
        @Override
        public Integer call() throws Exception { 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"starting...");
            int sum = 0;
            for (int i = 0; i <= 100000; i++) { 
                sum += i;
            }
            Thread.sleep(5000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "over...");
            return sum;
        }
    }

Callable接口接受一个泛型作为接口中call方法的返回值类型。

public interface Callable<V> { 
        /** * Computes a result, or throws an exception if unable to do so. * * @return computed result * @throws Exception if unable to compute a result */
        V call() throws Exception;
    }

创建实现Callable接口的对象，将其注册到FutureTask类中，然后将FutureTask类的实例注册进入Thread中运行。最后调用FutureTask中的get方法获取线程的返回值。

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>{  
         public FutureTask(Callable<V> callable) { 
            if (callable == null)
                throw new NullPointerException();
            this.callable = callable;
            this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
        }
    }

这里值得注意的是，使用callable的流程。FutureTask实现了RunnableFuture接口，RunnableFuture又继承了Runnable接口（接口可以继承接口）。

## Thread类 ##

无论怎样实现多线程，都需要调用Thread类中的start方法去启动线程。  
Tread有一个构造方式是传入Runnable类型的参数，而FutureTask实现了 RunnableFuture接口，而 RunnableFuture 接口又继承了Runnable接口和 Funture接口，因此我们可以将FutureTask 的一个实例当做是一个Runnable接口的实例传入Thread来启动线程。

## Thread类Runnable接口Callable接口以及FutureTask的关系图 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dzZGZ5bQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

1.  继承Thread类  
    ![在这里插入图片描述][20200108223747310.png]
2.  实现Runnable接口并重写run方法  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dzZGZ5bQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]
3.  实现Callable接口  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dzZGZ5bQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

## 守护线程 ##

守护线程与前台线程在表现上没有区别。thread.setDaemon(true);即可开启守护线程。当进程里的所有前台进程结束时候，进程就会结束。**即守护线程强制结束**。GC垃圾回收即运行在守护线程上，当程序运行过程中会持续产生垃圾，当程序运行结束守护线程也运行完成。

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