Java多线程深入理解

眉间皱痕 提交于 2020-03-19 09:15:06

java中要想实现多线程,有两种手段,一种是继续Thread类,另外一种是实现Runable接口。

对于直接继承Thread的类来说,代码大致框架是:

class 类名 extends Thread{  
方法1;  
方法2;  
…  
public void run(){  
// other code…  
}  
属性1;  
属性2;  
…  
}  

先看一个简单的例子:

/** 
 * @author Hashsound 继承Thread类,直接调用run方法 
 * */  
class hello extends Thread {  
  
    private String name;  
  
    public hello() {  
    }  
  
    public hello(String name) {  
        this.name = name;  
    }  
  
    public void run() {  
        for (int i = 0; i < 5; i++) {  
            System.out.println(name + "运行 " + i);  
        }  
    }  
  
    public static void main(String[] args) {  
        hello h1 = new hello("A");  
        hello h2 = new hello("B");  
        h1.run();  
        h2.run();  
    }  
}  

【运行结果】:

A运行     0
A运行     1
A运行     2
A运行     3
A运行     4
B运行     0
B运行     1
B运行     2
B运行     3
B运行     4

我们会发现这些都是顺序执行的,说明我们的调用方法不对,应该调用的是start()方法。
当我们把上面的主函数修改为如下所示的时候:

public static void main(String[] args) {  
        hello h1=new hello("A");  
        hello h2=new hello("B");  
        h1.start();  
        h2.start();  
}  

然后运行程序,输出的可能的结果如下:

B运行 0
B运行 1
B运行 2
A运行 0
A运行 1
A运行 2
B运行 3
B运行 4
A运行 3
A运行 4

因为需要用到CPU的资源,所以每次的运行结果基本是都不一样的,呵呵。
注意:虽然我们在这里调用的是start()方法,但是实际上调用的还是run()方法的主体。
那么:为什么我们不能直接调用run()方法呢?
我的理解是:线程的运行需要本地操作系统的支持。
如果你查看start的源代码的时候,会发现:

public synchronized void start() {  
  
    /** 
     * This method is not invoked for the main method thread or "system" 
     * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added  
     * to this method in the future may have to also be added to the VM. 
     * 
     * A zero status value corresponds to state "NEW". 
     */  
     if (threadStatus != 0 || this != me)  
            throw new IllegalThreadStateException();  
        group.add(this);  
        start0();  
        if (stopBeforeStart) {  
        stop0(throwableFromStop);  
    }  
}  
private native void start0();  

注意我用红色加粗的那一条语句,说明此处调用的是start0()。并且这个这个方法用了native关键字,次关键字表示调用本地操作系统的函数。因为多线程的实现需要本地操作系统的支持。
但是start方法重复调用的话,会出现java.lang.IllegalThreadStateException异常。
通过实现Runnable接口:
大致框架是:

来先看一个小例子吧:

class 类名 implements Runnable{  
方法1;  
方法2;  
…  
public void run(){  
// other code…  
}  
属性1;  
属性2;  
…  
}  
/** 
 * @author Hashsound 实现Runnable接口 
 * */  
class hello implements Runnable {  
   
    public hello() {  
   
    }  
   
    public hello(String name) {  
        this.name = name;  
    }  
   
    public void run() {  
        for (int i = 0; i < 5; i++) {  
            System.out.println(name + "运行     " + i);  
        }  
    }  
   
    public static void main(String[] args) {  
        hello h1=new hello("线程A");  
        Thread demo= new Thread(h1);  
        hello h2=new hello("线程B");  
        Thread demo1=new Thread(h2);  
        demo.start();  
        demo1.start();  
    }  
    private String name;  
} 

【可能的运行结果】:

线程A运行     0
线程B运行    0
线程B运行    1
线程B运行    2
线程B运行    3
线程B运行    4
线程A运行     1
线程A运行     2
线程A运行     3
线程A运行     4

关于选择继承Thread还是实现Runnable接口?
其实Thread也是实现Runnable接口的:

class Thread implements Runnable {  
    //…  
public void run() {  
        if (target != null) {  
             target.run();  
        }  
     }  
}  

其实Thread中的run方法调用的是Runnable接口的run方法。不知道大家发现没有,Thread和Runnable都实现了run方法,这种操作模式其实就是代理模式。

Thread和Runnable的区别:

如果一个类继承Thread,则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话,则很容易的实现资源共享。

/** 
 * @author Rollen-Holt 继承Thread类,不能资源共享 
 * */  
class hello extends Thread {  
    public void run() {  
        for (int i = 0; i < 7; i++) {  
            if (count > 0) {  
                System.out.println("count= " + count--);  
            }  
        }  
    }  
   
    public static void main(String[] args) {  
        hello h1 = new hello();  
        hello h2 = new hello();  
        hello h3 = new hello();  
        h1.start();  
        h2.start();  
        h3.start();  
    }  
    private int count = 5;  
}  

【运行结果】:

count= 5
count= 4
count= 3
count= 2
count= 1
count= 5
count= 4
count= 3
count= 2
count= 1
count= 5
count= 4
count= 3
count= 2
count= 1

大家可以想象,如果这个是一个买票系统的话,如果count表示的是车票的数量的话,说明并没有实现资源的共享。

我们换为Runnable接口

class MyThread implements Runnable{  
   
    private int ticket = 5;  //5张票  
   
    public void run() {  
        for (int i=0; i<=20; i++) {  
            if (this.ticket > 0) {  
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "正在卖票"+this.ticket--);  
            }  
        }  
    }  
}  
public class lzwCode {  
       
    public static void main(String [] args) {  
        MyThread my = new MyThread();  
        new Thread(my, "1号窗口").start();  
        new Thread(my, "2号窗口").start();  
        new Thread(my, "3号窗口").start();  
    }  
}  

【运行结果】:

count= 5
count= 4
count= 3
count= 2
count= 1

总结一下吧:

实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势:

1):适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源

2):可以避免java中的单继承的限制

3):增加程序的健壮性,代码可以被多个线程共享,代码和数据独立。
所以,本人建议大家尽量实现接口。

/** 
 * @author Hashsound 
 * 取得线程的名称 
 * */  
class hello implements Runnable {  
    public void run() {  
        for (int i = 0; i < 3; i++) {  
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());  
        }  
    }  
   
    public static void main(String[] args) {  
        hello he = new hello();  
        new Thread(he,"A").start();  
        new Thread(he,"B").start();  
        new Thread(he).start();  
    }  
}  

【运行结果】:

A
A
A
B
B
B
Thread-0
Thread-0
Thread-0

说明如果我们没有指定名字的话,系统自动提供名字。
提醒一下大家:main方法其实也是一个线程。在java中所以的线程都是同时启动的,至于什么时候,哪个先执行,完全看谁先得到CPU的资源。
在java中,每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程,一个是垃圾收集线程。因为每当使用java命令执行一个类的时候,实际上都会启动一个JVM,每一个jVM实习在就是在操作系统中启动了一个进程。

判断线程是否启动

/** 
 * @author Hashsound 判断线程是否启动 
 * */  
class hello implements Runnable {  
    public void run() {  
        for (int i = 0; i < 3; i++) {  
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());  
        }  
    }  
   
    public static void main(String[] args) {  
        hello he = new hello();  
        Thread demo = new Thread(he);  
        System.out.println("线程启动之前---》" + demo.isAlive());  
        demo.start();  
        System.out.println("线程启动之后---》" + demo.isAlive());  
    }  
}  

【运行结果】

线程启动之前---》false
线程启动之后---》true
Thread-0
Thread-0
Thread-0

主线程也有可能在子线程结束之前结束。并且子线程不受影响,不会因为主线程的结束而结束。

线程的强制执行:

/** 
 * @author Hashsound 线程的强制执行 
 * */  
class hello implements Runnable {  
    public void run() {  
        for (int i = 0; i < 3; i++) {  
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());  
        }  
    }  
   
    public static void main(String[] args) {  
        hello he = new hello();  
        Thread demo = new Thread(he,"线程");  
        demo.start();  
        for(int i=0;i<50;++i){  
            if(i>10){  
                try{  
                    demo.join();  //强制执行demo  
                }catch (Exception e) {  
                    e.printStackTrace();  
                }  
            }  
            System.out.println("main 线程执行-->"+i);  
        }  
    }  
}  

【运行的结果】:

main 线程执行-->0
main 线程执行-->1
main 线程执行-->2
main 线程执行-->3
main 线程执行-->4
main 线程执行-->5
main 线程执行-->6
main 线程执行-->7
main 线程执行-->8
main 线程执行-->9
main 线程执行-->10
线程
线程
线程
main 线程执行-->11
main 线程执行-->12
main 线程执行-->13
...

线程的休眠:

/** 
 * @author Hashsound 线程的休眠 
 * */  
class hello implements Runnable {  
    public void run() {  
        for (int i = 0; i < 3; i++) {  
            try {  
                Thread.sleep(2000);  
            } catch (Exception e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);  
        }  
    }  
   
    public static void main(String[] args) {  
        hello he = new hello();  
        Thread demo = new Thread(he, "线程");  
        demo.start();  
    }  
}  

【运行结果】:(结果每隔2s输出一个)

线程0
线程1
线程2

线程的中断:

/** 
 * @author Hashsound 线程的中断 
 * */  
class hello implements Runnable {  
    public void run() {  
        System.out.println("执行run方法");  
        try {  
            Thread.sleep(10000);  
            System.out.println("线程完成休眠");  
        } catch (Exception e) {  
            System.out.println("休眠被打断");  
            return;  //返回到程序的调用处  
        }  
        System.out.println("线程正常终止");  
    }  
   
    public static void main(String[] args) {  
        hello he = new hello();  
        Thread demo = new Thread(he, "线程");  
        demo.start();  
        try{  
            Thread.sleep(2000);  
        }catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        demo.interrupt(); //2s后中断线程  
    }  
}  

【运行结果】:

执行run方法
休眠被打断

在java程序中,只要前台有一个线程在运行,整个java程序进程不会小时,所以此时可以设置一个后台线程,这样即使java进程小时了,此后台线程依然能够继续运行。

/** 
 * @author Hashsound 后台线程 
 * */  
class hello implements Runnable {  
    public void run() {  
        while (true) {  
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在运行");  
        }  
    }  
   
    public static void main(String[] args) {  
        hello he = new hello();  
        Thread demo = new Thread(he, "线程");  
        demo.setDaemon(true);  
        demo.start();  
    }  
}  

虽然有一个死循环,但是程序还是可以执行完的。因为在死循环中的线程操作已经设置为后台运行了。

线程的优先级:

/** 
 * @author Hashsound 线程的优先级 
 * */  
class hello implements Runnable {  
    public void run() {  
        for(int i=0;i<5;++i){  
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"运行"+i);  
        }  
    }  
   
    public static void main(String[] args) {  
        Thread h1=new Thread(new hello(),"A");  
        Thread h2=new Thread(new hello(),"B");  
        Thread h3=new Thread(new hello(),"C");  
        h1.setPriority(8);  
        h2.setPriority(2);  
        h3.setPriority(6);  
        h1.start();  
        h2.start();  
        h3.start();  
    }  
}  

【运行结果】:

A运行0
A运行1
A运行2
A运行3
A运行4
B运行0
C运行0
C运行1
C运行2
C运行3
C运行4
B运行1
B运行2
B运行3
B运行4

但是请读者不要误以为优先级越高就先执行。谁先执行还是取决于谁先去的CPU的资源、

另外,主线程的优先级是5.

线程的礼让。

在线程操作中,也可以使用yield()方法,将一个线程的操作暂时交给其他线程执行。

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