java多线程

Posted 2020-08-15 纯真的梦

概述：

几乎任何的操作系统都支持运行多个任务，通常一个任务就是一个程序，而一个程序就是一个进程。当一个进程运行时，内部可能包括多个顺序执行流，每个顺序执行流就是一个线程。

进程与线程：

进程是指处于运行过程中的程序，并且具有一定的独立功能。进程是系统进行资源分配和调度的一个单位。当程序进入内存运行时，即为线程。

 

进程拥有以下三个特点：

1：独立性：进程是系统中独立存在的实体，它可以独立拥有资源，每一个进程都有自己独立的地址空间，没有进程本身的运行，用户进程不可以直接访问其他进程的地址空间。

2：动态性：进程和程序的区别在于进程是动态的，进程中有时间的概念，进程具有自己的生命周期和各种不同的状态。

3：并发性：多个进程可以在单个处理器上并发执行，互不影响。

 

并发性和并行性是不同的概念：并行是指同一时刻，多个命令在多个处理器上同时执行；并发是指在同一时刻，只有一条命令是在处理器上执行的，但多个进程命令被快速轮换执行，使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果。

对于一个CPU而言：只能在某一时间点执行一个程序。

多进程的并发策略有：共用式的多任务操作策略（WIN3.1和Mac OS9），现在操作系统大多采用效率更高的抢占式多任务操作策略（Windows NT、Windows 2000以及UNIX/Linux）等操作系统。

多线程扩展了多进程了概念，使得同一个进程可以同时并发处理多个任务。

线程（Thread）被称为轻量级线程（LightWeight Process），线程是进程的执行单元。

 

线程是进程的组成部分，一个进程可以拥有多个线程，而一个线程必须拥有一个父进程。线程可以拥有自己的堆栈，自己的程序计数器和自己的局部变量，但不能拥有系统资源。它与父进程的其他线程共享该进程的所有资源。

 

线程可以完成一定任务，可以和其它线程共享父进程的共享变量和部分环境，相互协作来完成任务。

线程是独立运行的，其不知道进程中是否还有其他线程存在。

线程的执行是抢占式的，也就是说，当前执行的线程随时可能被挂起，以便运行另一个线程。

一个线程可以创建或撤销另一个线程，一个进程中的多个线程可以并发执行。

 

线程的创建和启用：

java使用Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread或者其子类的实例，每个线程的作用是完成一定任务，实际上是就是执行一段程序流（一段顺序执行的代码）

继承Thread类创建线类

1：定义Thread类的子类 并重写该类的Run方法 该run方法的方法体就代表了线程需要完成的任务

2：创建Thread类的实例，即创建了线程对象

3：调用线程的start方法来启动线程

 

例：

package Test;

public class FirstThread extends Thread{
    private int i;
@Override
public void run() {
    for(;i<10;i++)
    {
        System.out.println(getName()+"\\t"+i);
    }
}
public static void main(String[] args)
{
    for (int i = 0; i <10; i++) {
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\\t"+i);    
      if(i==5)
        {
            FirstThread f1=new FirstThread();
            FirstThread f2=new FirstThread();
            f1.start();
            f2.start();
        }
    }
    
}
}

Thread.currentThread()：总是返回正在执行的线程对象

getName()返回当前正在执行的线程名

 

使用继承子Thread类的子类来创建线程类时，多个线程无法共享线程类的实例变量(比如上面的i)

 

 

使用Runnable接口创建线程类

1：定义Runnable接口的实现类，并重写它的Run方法，run方法同样是该线程的执行体！

2：创建Runnable实现类的实例，并将此实例作为Thread的target创建一个Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象！

3：调用start方法启动该线程

Runnable对象仅作为Thread对象的target，Runnable实现类里包含的run（）方法仅作为线程执行体。而实际的线程的对象依旧是Thread实例，只是线程实例负责执行其target的run（）方法

package Test;

public class SecondThread implements Runnable {
    private int i;
    @Override
    public void run() {
        for (; i < 20; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
            if(i==20)
            {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行完毕");
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
            if(i==5)
            {
                SecondThread s1=new SecondThread();
                Thread t1=new Thread(s1,"线程1");
                Thread t2=new Thread(s1,"线程2");
                t1.start();
                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
                t2.start();
            }
        }
    }

}

由于线程的不稳定性，可能同时出现线程1和线程2

 

采用Ruunable接口的方式创建多个线程可以共享线程类的实例变量，这是因为在这种方式下，程序创建的Runnable对象只是线程的target，而多个线程可以共享一个target，所以多个线程可以共享一个实例变量！

使用callable和future创建线程

通过Runnable实现多线程其实就是将run包装成线程的执行体，但是目前java无法将任意方法包装成线程执行体

从Java5开始，Java提供 Callable接口,Callable接口提供了一个call（）方法可以作为线程执行体，看起来和Runnable很像，但call（）方法更强大——call（）方法可以有返回值、call（）方法可以抛出异常

Java5提供了Future接口来代表Callable接口的call（）方法的返回值，并未Future接口提供了一个FutureTask实现类，该实现类实现类Future接口，也实现了Runnable接口——可以作为Thread的target。

 

使用该方法创建有返回值的线程的步骤如下：

1：创建Callable接口的实现类，并实现call方法，该call方法会成为线程执行体，且call方法具有返回值，在创建callable接口的实现类！

2：使用FutrueTask类来包装Callable对象，该FutrueTask封装类Callable的call方法的返回值

3：使用FutrueTask对象作为Thread的target创建并启动新线程！

4：使用FutrueTask的get方法获取执行结束后的返回值

package Test;

import java.util.concurrent.Callable;

public class target implements Callable<Integer> {
    int i=0;
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        for (; i < 20; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+""+i);
        }
        return i;
    }

}
package Test;

import java.util.concurrent.FutureTask;

public class ThridThread {

    public static void main(String[] args) {
        target t1=new target();
        FutureTask<Integer> ft=new FutureTask<Integer>(t1);
        Thread t2=new Thread(ft,"新线程");
        t2.start();
        try {
            System.out.println(ft.get());
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
        }

    }

}

采取Runnable、Callable的优势在于——线程类只是实现了Runnable或Callable接口，还可以继承其它类；在这种方法下，多个线程可以共享一个target对象，因此非常适合多个相同线程处理同一份资源的情况，从而将CPU、代码和数据分开，形参清晰的模型，体现了面对对象的编程思想。劣势在于编程复杂度略高。