Java多线程

进程，线程以及多线程

想学习线程首先要搞懂进程，进程指的就是我们正在运行的某个应用程序，例如 QQ，微信以及自己编写的 java 程序运行起来之后都属于一个进程

线程是最小的运算调度单位，一个进程要求至少拥有一个线程，在单核处理器的情况下多线程是以交替形式运行的，并不是同时运行，只是切换的速度比较快而已，多核处理器也是同理，每个处理器都可以调用线程，可以实现同时运行

我们用 java 书写的控制台程序，它本身就是一个进程，mian 函数就是主线程，我们所有的代码都是基于 mian 线程按照顺序往下跑的，有些时候有那种计算量比较大的函数就会很浪费时间，这个时候我们就可以在创建一个线程将这个函数丢给他调用，就不影响主函数的执行时间了，例如发送邮件的时间延迟，我们就可以通过多线程的异步特点来实现

Thread 线程类常用方法

类型	方法	作用
实例	start();	激活线程开始运行
实例	run();	线程类必须复写的函数，包含该线程需要完成的逻辑代码等
实例	setName(String name)	修改当前线程名称
实例	setPriority(int priority)	设置线程的优先级
实例	setDaemon(boolean on)	设置守护守护线程 ( true ) 和用户线程 ( fasse )
实例	String getName()	获取当前线程名称
实例	int getPriority()	获取线程的优先级
实例	join()	暂定当前线程，由调用者开始下一次执行
实例	isAlive()	检测线程是否处于活动状态
——	————————————	——————————————————————————
静态	yield()	礼让：停止当前正在运行的线程，调用者插队执行
静态	sleep(long time)	睡眠：当前线程暂停运行，time 毫秒后继续执行
静态	boolean holdsLock(Object x)	当前线程在指定的对象上保持监视锁时反会 true
静态	Thread currentThread()	返回当前正在执行的线程

线程的创建方式

线程的创建有很多种，这里简单介绍常用的几种

继承 Thread 类

四部曲：继承 Thread 类 → 复写 run 方法 → 创建当前类对象 ( 多态：Thread 类型 ) → start 启动线程

// 多线程第一种实现方式：继承Thread类复写run函数，run函数内就是多线程执行的任务了。
public class MyThread1 extends Thread{
    public static int count = 300;
    public static void main(String[] args) {
        new MyThread1().start();
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            System.out.println("main 执行了" + (i + 1) + "次");
        }

    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            System.out.println("【多线程执行】" + (i + 1) + "次");
        }
    }
}

实现 Runnable 接口

四部曲：实现 Runnable 接口 → 复写 run 方法 → 创建线程类对象 ( 将当前类示例交给他 ) → start 启动线程

public class MyThread2 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("【多线程执行】" + (i + 1) + "次");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        new Thread( new MyThread2() ).start();
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("main 执行了" + (i + 1) + "次");
        }
    }
}

上述代码可以使用 Lambda 表达式快速创建线程：

public class MyThread2 {
    public static void main(String[] args) {
        int count = 300;
        new Thread( ()->{
            for (int i = 0; i < count; i++) {
                System.out.println("【多线程执行】执行了" + (i + 1) + "次");
            }
        }).start();
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            System.out.println("main 执行了" + (i + 1) + "次");
        }
    }
}

继承 Thread 类和实现 Runnable 接口的区别

我们来写一个卖票的小练习来了解一下两种线程创建的区别

Runnable 接口实现的多线程：

// 最终数据可能会出现些许偏差，之后在讲
public class MyBuyTicket implements Runnable{

    public int ticketNum = 20;

    public static void main(String[] args) {
        MyBuyTicket mb = new MyBuyTicket();
        Thread t1 = new Thread(mb);
        Thread t2 = new Thread(mb);
        Thread t3 = new Thread(mb);
        t1.setName("老八");
        t2.setName("卢本伟");
        t3.setName("菜虚鲲");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }

    @Override
    public void run() {
        while ( ticketNum > 0 ){
            ticketNum--;
            // currentThread获取当前运行的线程，getName获取线程的名称
            System.out.println("【" + 
                               Thread.currentThread().getName() + "】抢到了一张票");
        }
    }

}

Thread 类实现的多线程

public class MyBuyTicket extends Thread{

    public int ticketNum = 20;

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new MyBuyTicket();
        Thread t2 = new MyBuyTicket();
        Thread t3 = new MyBuyTicket();
        t1.setName("老八");
        t2.setName("卢本伟");
        t3.setName("菜虚鲲");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }

    @Override
    public void run() {
        while ( ticketNum > 0 ){
            ticketNum--;
            System.out.println("【" + 
                               Thread.currentThread().getName() + "】抢到了一张票");
        }
    }

}

通过这个小练习我们可以看出，Thread 每创建一个线程相应的就必须创建一个对象，而 Runnable 可以实现多个线程操作同一个对象，共享对象内的数据，使用多线程的情况下，推荐优先使用 Runnable 接口

线程的生命周期

线程从创建到结束共分为大概五个生命周期：

【新建】：线程被创建出来，也就是 new Thread()
【就绪】：线程已经创建完毕并且启动了，也就是已经调用 start() 方法了，随时等待 CPU 的调度
【运行】：线程被 CPU 调度，正在执行 run 方法内的逻辑
【阻塞】：没有执行的资格和执行权利，例如 sleep(long time)
【销毁】：线程任务已经完成，没有再次使用的地方，线程的对象变成垃圾，释放资源。

正常线程的流程就是【新建】→【就绪】→【运行】→【可能会有阻塞】→【就绪】→【运行】…→【销毁】

线程睡眠

线程睡眠是指暂时让线程停止运行，在约定时间内不接收 CPU 的调度，用法：Thread.sleep(long time)

// 通过线程睡眠实现每秒打印一句话
public class MyThread3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for ( int time = 1; time <= 10; time++ ){
            System.out.println( "本站已不间断运行" + time + "秒");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("线程停止失败！");
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new MyThread3()).start();
    }
}

结束运行

让线程停止运行，JDK 提供了 stop 实例函数进行停止：

// 练习线程停止
public class MyThread3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for ( int count = 1; true; count++ )
            System.out.println("线程跑了" + count + "次");
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread3 mt = new MyThread3();
        Thread t1 = new Thread(mt);
        t1.start();
        Thread.sleep(1000);
        t1.stop();
    }
}

经测试这样是可以停止线程的，但是官方并不建议我们这么使用，推荐自己定义一个标识在外部控制停止：

public class MyThread3 implements Runnable{
    public boolean flag = true;
    @Override
    public void run() {
        for ( int count = 1; flag; count++ )
            System.out.println("线程跑了" + count + "次");
    }
    public void stop(){
        this.flag = false;
        System.out.println("线程停止成功");
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread3 mt3 = new MyThread3();
        new Thread(mt3).start();
        Thread.sleep(1000);
        mt3.stop();
    }
}

线程礼让

我们都知道线程是被 CPU 随机调度的，两个线程在一起的时候，如果想让另一个执行的多一点可以使用线程礼让，线程礼让属于阻塞的函数，需要注意的是，礼让仅仅是放弃当此调度，CPU 会重新从两个线程中再选出一个进行调度，选中的可能还是之前的线程，也就是说，线程礼让并不会 100% 成功

// 线程礼让
public class MyThread3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for ( int i = 1; i <= 100; i++ ){
            // 老八助人为乐选择礼让
            if( i >= 90 && Thread.currentThread().getName().equals("老八") ){
                System.out.println("【老八选择礼让】");
                Thread.yield();
            }
            System.out.println( "【" + Thread.currentThread().getName() 
                               + "】运行了" + i + "次");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyThread3 mt3 = new MyThread3();
        Thread t1 = new Thread(mt3);
        Thread t2 = new Thread(mt3);
        t1.setName("老八");
        t2.setName("菜虚鲲");
        t1.start();
        t2.start();
    }

线程等待

正在运行的线程中如果调用了 join 函数就会停止，下一个运行的函数就是 join 的调用者：

public class MyThread3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for ( int i = 1; i <= 1000; i++ ){
            try {
                Thread.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println( "【" + Thread.currentThread().getName()
                               + "】运行了" + i + "次");
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(new MyThread3());
        Thread t2 = new Thread(new MyThread3());
        t1.setName("老八");
        t2.setName("菜虚鲲");
        t1.start();
        t2.start();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            Thread.sleep(1);
            System.out.println( "【main线程】运行了" + i + "次");
            if ( i == 500 ){
                System.out.println("main已经跑到500，T来插个队");
                // mian函数中调用了join，mian停止运行，调用者t1开始下次执行
                t1.join();
            }
        }
    }
}

线程优先级

当我们创建了多个线程同时启动的时候，他们会被 CPU 随机调度，每次执行的顺序都不同，这里我们可以通过设置优先级来决定执行的先后顺序

setPriority(int priority)：设置线程的优先级，需要 int 类型的值作为优先级参数，默认优先级为 5，取值范围为 1-10，数值越大对应的优先级越高，可以通过 setPriority() 来获取线程优先级，需要注意的是优先级高的线程会在调度时被给予优先，但这不代表启动后就会运行

public class MyThread3 extends Thread{

    public String msg;

    public MyThread3(String msg) { this.msg = msg; }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.msg);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new MyThread3("我想第1个执行");
        Thread t2 = new MyThread3("我想第2个执行");
        Thread t3 = new MyThread3("我想第3个执行");
        Thread t4 = new MyThread3("我想第4个执行");
        Thread t5 = new MyThread3("我想第5个执行");
        t1.setPriority(5);
        t2.setPriority(4);
        t3.setPriority(3);
        t4.setPriority(2);
        t5.setPriority(1);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
        t5.start();
    }

}

误区：并不是优先级高执行结束后在执行优先级低的

public class MyThread3 extends Thread{

    public MyThread3(String name) { super(name); }

    @Override
    public void run() {
        for (int count = 0; count < 1000; count++)
            System.out.println("【" + this.getName() + "】执行了" + count + "次");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new MyThread3("老八");
        Thread t2 = new MyThread3("菜虚鲲");
        t1.setPriority(6);
        t1.start();
        t2.start();
    }

}

用户线程和守护线程

线程中包含了两种类型，为用户线程和守护线程，用户线程可以在任务未完成的情况下可以无休止的运行，而守护线程则是主线程 ( mian ) 运行结束后关机 JVM 虚拟机时就跟着停止运行了，我们创建的线程没有修改过的话默认都是用户线程，修改线程类型的函数为 setDaemon()，用户线程为 false，守护线程为 true

// 测试用户线程
public class MyThread4 extends Thread{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 100000; i++)
            System.out.println("线程运行了" + i + "次");
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 创建的线程默认就属于用户线程，不需要修改什么东西
        Thread t1 = new MyThread4();
        t1.start();
    }

}

// 测试守护线程
public class MyThread4 extends Thread{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 100000; i++)
            System.out.println("线程运行了" + i + "次");
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new MyThread4();
        // 这里将线程设置为守护类型
        t1.setDaemon(true);
        t1.start();
        // 设置了500ms延时防止线程未执行
        Thread.sleep(500);
    }

}

结果：用户线程等待 10w 条数据打印完成才结束程序，而守护线程打印到 4w 多的时候就结束了程序

Java

#Java

Java多线程

http://example.com/2021/04/13/Java笔记/线程技术/

Author

Shi_Kang

Posted on

April 13, 2021

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