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Java多線程從創(chuàng)建開始—創(chuàng)建和使用以及了解多線程的切換策略

開發(fā) 前端
成員變量共同使用,如果不定義為static,則繼承Thread類就是各自使用各自的,但是實現(xiàn)Runnable接口,只需要創(chuàng)建一次對象,成員變量也相當于是共享的。

方式一:繼承Thread類

  1. 繼承Thread類
  2. 重寫run方法,在run方法中添加想要線程執(zhí)行的內(nèi)容
  3. 創(chuàng)建繼承Thread類的類對象
  4. 調(diào)用start方法,一個對象只允許調(diào)用一次start方法,否則報錯java.lang.IllegalThreadStateException
  5. 每一個對象調(diào)用一次start方法就是一個線程

注意事項:

  1. 用戶手動調(diào)用run()方法并不會啟動線程,必須通過start()方法告訴JVM虛擬機使用run()方法啟動線程
  2. 為什么要重寫run方法呢? 因為run方法是用來封裝被線程執(zhí)行的代碼
  3. run()和start()方法的區(qū)別? run():封裝線程執(zhí)行的代碼,直接調(diào)用,相當于普通方法的調(diào)用 start():啟動線程,然后由JVM調(diào)用此線程的run()方法啟動線程
public class MultithreadingTest extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("這是線程"+i+currentThread().getName());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MultithreadingTest mt=new MultithreadingTest();
        mt.start();//Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException
        MultithreadingTest mt1=new MultithreadingTest();
        mt1.start();
        //mt.start();
    }
}

方式二:實現(xiàn)Runable接口

  1. 實現(xiàn)Runnable接口
  2. 重寫run方法,在run方法中添加想要線程執(zhí)行的內(nèi)容
  3. 創(chuàng)建實現(xiàn)Runnable接口的類對象
  4. 創(chuàng)建多個Thread實例對象,將實現(xiàn)了Runnable接口的實例對象放入Thread實例對象中
  5. 調(diào)用start方法,一個Thread實例對象只能調(diào)用一次start方法,否則報錯java.lang.IllegalThreadStateException
  6. 每個Thread對象調(diào)用一次start方法就代表一個線程
class RunnableTest implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("這是Runnable線程"+i+"-->"+Thread.currentThread().getName());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        RunnableTest rt=new RunnableTest();
        Thread t1=new Thread(rt,"t1");
        Thread t2=new Thread(rt,"t2");
        Thread t3=new Thread(rt,"t3");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

方式三:實現(xiàn)Callable接口

  1. 實現(xiàn)Callable接口,需要返回值類型,返回值為泛型類型,如果沒有泛型則默認為Object
  2. 重寫call方法,需要拋出異常
  3. 創(chuàng)建繼承了Callable接口的類對象
  4. 創(chuàng)建FutureTask對象,傳入繼承了Callable接口的類對象
  5. new Thread(FutureTask的實例對象).start()
  6. 如果需要取call方法的返回值,則使用get方法
class CallableTest implements Callable {
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        int num=0;
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            if (i%2==0) {
                System.out.println(i);
                num += i;
            }
        }
        return num;
    }

    public static void main(String[] args) {
        CallableTest ct=new CallableTest();
        FutureTask ft=new FutureTask(ct);
        new Thread(ft).start();
        try {
            int i= (Integer) ft.get();
            System.out.println("總和為:"+i);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

方式四:線程池的方式

  1. 實現(xiàn)Callable接口,需要返回值類型,返回值為泛型類型,如果沒有泛型則默認為Object
  2. 重寫call方法,需要拋出異常
  3. 創(chuàng)建繼承了Callable接口的類對象
  4. 創(chuàng)建執(zhí)行服務ExecutorService類對象(創(chuàng)建線程池),并設定線程數(shù)
  5. 提交執(zhí)行服務es.submit(),提交數(shù)不可超過設定的線程數(shù),超過的線程數(shù)不生效關閉服務es.shutdownNow()
/**
* 線程池相關API:ExecutorService和Excutors
* ExcutorService:真正的線程池接口;常見的子類ThreadPoolExcutor
*   1.void execute(Runnable command):執(zhí)行任務/命令,沒有返回值,一般用來執(zhí)行Runnable
*  2.<T>Future<T> submit(Callable<T> task):執(zhí)行任務,有返回值,一般用來執(zhí)行Callable
*  3.void shutdown():關閉連接池
* Executors:工具類、線程池的工廠類,用于創(chuàng)建并返回不同類型的線程池
*  1.Executors.newCachedThreadPool():創(chuàng)建一個可根據(jù)需要創(chuàng)建新線程的線程池
*  2.Executors.newFixedThreadPool(n):創(chuàng)建一個可重用固定線程數(shù)的線程池
*  3.Executors.newSingleThreadExecutor():創(chuàng)建一個只有一個線程的線程池
*  4.Executors.newScheduledThreadPool(n):創(chuàng)建一個線程池,它可安排在給定延遲后運行命令或定期地執(zhí)行
*/
class CallAbleTest implements Callable<Boolean>{
    @Override
    public Boolean call() throws Exception {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("這是Callable線程"+i+"-->"+Thread.currentThread().getName());
        }
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) {
        CallAbleTest ct=new CallAbleTest();

        //創(chuàng)建執(zhí)行服務
        ExecutorService es= Executors.newFixedThreadPool(3);
        //提交執(zhí)行
        Future<Boolean> f1=es.submit(ct);
        Future<Boolean> f2=es.submit(ct);
        Future<Boolean> f3=es.submit(ct);
        Future<Boolean> f4=es.submit(ct);
        //獲取結果
        try {
            boolean r1=f1.get();
            boolean r2=f2.get();
            boolean r3=f3.get();
            boolean r4=f4.get();
            System.out.println("r1 = " + r1+" r2 = " + r2+" r3 = " + r3+" r4="+r4);;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //關閉服務
        es.shutdownNow();
    }
}

Thread和Runnable對比

重點說明:

在開發(fā)中Thread和Runnable優(yōu)先選擇實現(xiàn)Runnable接口

原因:

  1. 實現(xiàn)的方式?jīng)]有類的單繼承的局限性
  2. 實現(xiàn)的方式更適合處理多個線程有共享數(shù)據(jù)的情況

舉例說明:成員變量共同使用,如果不定義為static,則繼承Thread類就是各自使用各自的,但是實現(xiàn)Runnable接口,只需要創(chuàng)建一次對象,成員變量也相當于是共享的

實現(xiàn)Callable接口比Runnable強大 原因:

  1. call方法有返回值
  2. call方法可以拋出異常并捕獲(使用get方法)

線程池的創(chuàng)建重點:

  1. 線程池的大小一般為服務器核數(shù)*2+有效磁盤數(shù)
  2. 線程池內(nèi)的線程可以頻繁使用,使用完了會歸還而不會銷毀(重復利用)
  3. 減少頻繁創(chuàng)建和銷毀消耗大量的時間(空間換時間)
  4. 線程池的設計可以便于管理,避免多用戶創(chuàng)建導致的宕機

出現(xiàn)線程安全問題的原因: 當多條語句在操作同一個線程共享數(shù)據(jù)時,一個線程對多條語句只執(zhí)行了一部分,還沒有執(zhí)行完,另一個線程參與進來執(zhí)行,導致共享數(shù)據(jù)錯誤

解決辦法: 對多條操作共享數(shù)據(jù)的語句,只能讓一個線程都執(zhí)行完,在執(zhí)行過程中不允許其他線程參與執(zhí)行

多線程調(diào)度策略

  • 分時調(diào)度模型:

時間片策略:所有線程輪流使用CPU的使用權,平均分配每個線程占用的CPU的時間片

優(yōu)先級調(diào)度策略:根據(jù)線程的優(yōu)先級來分配CPU資源,高優(yōu)先級的線程優(yōu)先執(zhí)行

同優(yōu)先級線程是先進先出的隊列,使用時間片策略;不同優(yōu)先級線程采用優(yōu)先級調(diào)度策略

  • 搶占式調(diào)度模型:

對高優(yōu)先級的使用優(yōu)化調(diào)度的搶占式策略

搶占式策略:優(yōu)先讓優(yōu)先級高的線程使用CPU,如果線程的優(yōu)先級相同,那么會隨機選擇一個,優(yōu)先級高的線程獲取CPU時間片相對多一些

  • 線程的優(yōu)先級等級

MAX_PRIORITY:10【最高優(yōu)先級】

MIN_PRIORITY:1【最低優(yōu)先級】

NORM_PRIORITY:5【默認優(yōu)先級】

  • 優(yōu)先級的方法

getPriority():返回線程優(yōu)先值

setPriority(int newPriority):改變線程的優(yōu)先級,數(shù)越大優(yōu)先級越高

  • 說明:

線程創(chuàng)建時,繼承父線程的優(yōu)先級

低優(yōu)先級只是獲得調(diào)度的概率低,并非一定是在高優(yōu)先級線程之后才被調(diào)用

對應Windows線程優(yōu)先級

Java線程優(yōu)先級

Windows線程優(yōu)先級

1(Thread.MIN_PRIORITY)

THREAD_PRIORITY_LOWEST

2

THREAD_PRIORITY_LOWEST

3

THREAD_PRIORITY_BELOW_NORMAL

5(Thread.NORM_PRIORITY)

THREAD_PRIORITY_NORMAL

6

THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL

7

THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL

8

THREAD_PRIORITY_HIGHEST

9

THREAD_PRIORITY_HIGHEST

10(Thread.MAX_PRIORITY)

THREAD_PRIORITY_GRITICAL

優(yōu)先級的方法

  • getPriority():返回線程優(yōu)先值
  • setPriority(int newPriority):改變線程的優(yōu)先級,數(shù)越大優(yōu)先級越高

說明:

  • 線程創(chuàng)建時,繼承父線程的優(yōu)先級
  • 低優(yōu)先級只是獲得調(diào)度的概率低,并非一定是在高優(yōu)先級線程之后才被調(diào)用
責任編輯:武曉燕 來源: 愛編程的杰尼龜
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