Java多線程【三種實現方法】

java多線程

並發與並行

並發：在操作系統中，是指一個時間段中有幾個程序都處於已啟動運行到運行完畢之間，且這幾個程序都是在同一個處理機上運行，但任一個時刻點上只有一個程序在處理機上運行
並行：一組程序按獨立異步的速度執行，無論從微觀還是宏觀，程序都是一起執行的。
對比：並發是指:在同一個時間段內，兩個或多個程序執行，有時間上的重疊(宏觀上是同時,微觀上仍是順序執行)

進程與線程

進程（Process）是計算機中的程序關於某數據集合上的一次運行活動，是系統進行資源分配和調度的基本單位，是操作系統結構的基礎

線程（英語：thread）是操作系統能夠進行運算調度的最小單位。它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單位。一條線程指的是進程中一個單一順序的控制流，一個進程中可以並發多個線程，每條線程並行執行不同的任務。

java的線程

java多線程機制

多線程是指一個應用程序同時存在幾個執行體，按照幾條不同的執行線索共同工作的情況。java多線程機制，它使得編程人員可以很方便的開發出具有多線程功能、能同時處理多個任務的強大應用程序。java內置對多線程的支持，java虛擬機可以快速的從一個線程切換到另一個線程。這些線程的輪流執行使得每個線程都有機會使用cpu資源。

java的主線程

每個java程序都含有一個線程，那就是主線程（main線程）。Java應用程序都是從主類main方法執行的，當jvm加載代碼，發現賣弄方法之后，就會啟動一個線程，這個線程就是主線程，負責執行main方法。如果在主線程里面創建其他線程，就會在主線程和其他線程來回切換，直到其他所有線程結束才會結束主線程。

線程的生命周期

• 運行
  線程創建之后只占有了內存資源，在JVM管理的線程中並沒有剛剛創建的這個線程，只有這個線程調用start（）方法后，JVM才知道有一個新線程進入隊列等待cpu調用。

• 中斷原因（4種）

  • jVM把cpu資源切換給其他線程。
  • 線程使用cpu期間，執行了sleep(int millsecond)方法，使當前線程進入休眠狀態，調用該方法之后會立即讓出cpu，經過參數millsecond指定的毫秒后，重新加入隊列等待cpu。
    -使用cpu期間，執行了wait()方法，使得當前進程進入等待狀態，這個等待個sleep()不同，這個等待需要其他線程調用notify()方法喚醒該線程，此線程才會重新進入隊列，等待cpu。
    線程使用cpu期間，執行了某個操作進入阻塞狀態，例如（讀、寫、打印等），只有這些造成阻塞的原因完成，這個線程才會進入隊列，等待cpu。

創建線程（3種）

繼承Thread類實現線程創建

• 一種是創建一個類繼承Thread類，這種繼承可以重復使用！
• 一種是直接使用匿名內部類繼承，這種類型只能使用一次，每次使用都要重新創建
• 不論哪種都需要重寫run()方法，並且在定義之后調用start()方法，把這個線程調入線程隊列等待調用。

下面我們使用匿名內部類創建一個打印100以內的奇數線程，使用類繼承Thread類打印100內的偶數線程。

package hello;

public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        Thread1 thread1 = new Thread1();
        Thread thread = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 100; i++) {
                    if (i % 2 == 1) {
                    //打印線程名，線程名是從0開始的
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
                    }
                }
            }
        };

        thread1.start();
        thread.start();


    }
}

class Thread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        for(int i=0;i<100;i++){
            if (i%2==0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
            }
        }
    }
}

方法說明
start()啟動當前線程；調用當前線程的run()方法
run()：需要重寫Thread類中的此方法，將創建線程需要執行的操作聲明在此方法中
currentThread()：返回執行當前代碼的線程
getName()：獲取當前線程的名字
setName(String name)：設置當前線程的名字
yield()：釋放當前CPU的執行權
join()：在線程a中調用線程b的join()，此時線程a就進入阻塞狀態，直到線程b完全執行完之后，線程a在結束阻塞狀態
sleep(int millitime)：讓當前線程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒時間內，當前進程是阻塞狀態
isAlive()：判斷當前線程是否存活（線程執行完之前都是存活的）

實現Runnable接口

• 我們還是創建兩個線程，一個打印奇數，一個打印偶數，但是有一個線程每次調用會睡眠（阻塞）10ms。
• 使用實現接口Runnable方法，必須重寫run()方法。

package hello;

public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new MyThread1());
        /*
        Thread thread = new Thread(new MyThread1());
        就相當於 ,就是創建實現類的對象，再把這個對象用Thread()構造器的方法創建
        MyThread1 myThread1 = new MyThread1();
        Thread thread = new Thread(myThread1);
         */
        Thread thread1 = new Thread(new MyThread2());
        thread.start();
        thread1.start();

    }
}


class MyThread1 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0;i<100;i++) {
            if (i % 2 == 1) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }
    }
}

class MyThread2 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0;i<100;i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);

            }
        }
    }
}

開發中，優先選擇實現Runnable接口的方式創建線程

原因：

實現Runnable接口的方式沒有類的單繼承性的局限性（一個類只能繼承一個父類，繼承了Thread類就不能在繼承其他類了）
實現Runnable接口的方式更適合來處理多個線程之間有共享數據的情況

實現Callable接口

Runnable接口是沒有返回值的 Callable 有返回值，可以拋出異常
Thread類並不接受Callable對象。可以使用FutureTask類實現Runnable接口和Future 接口
Future就是對於具體的Runnable或者Callable任務的執行結果進行取消、查詢是否完成、獲取結果。必要時可以通過get方法獲取執行結果，該方法會阻塞直到任務返回結果。

Java的類是單繼承的設計，如果采用繼承Thread的方式實現多線程，則不能繼承其他的類，采用接口能夠更好的實現數據共享

FutureTask有兩個構造函數，一個以Callable為參數，另外一個以Runnable為參數。

我理解的就是通過FutureTask把Callable變成通過Runnable接口創建的，因為FutureTask繼承了Runnable接口。主要原因是Thread類不接受Callable創建，但是接受Runnable創建的線程。

package hello;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class Hello {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        MyThread1 myThread1 = new MyThread1();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new MyThread1());
        new Thread(futureTask).start();//開啟線程
        System.out.println(futureTask.get());//獲取返回值

    }
}


class  MyThread1 implements Callable<Integer> {

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int count = 0;
        for (int i = 1;i<100;i++){
            if (i%3==0){
                count++;
            }
        }
        return count;
    }
}

線程池

線程池的執行過程

• 實例

package hello;


import java.util.concurrent.*;

public class Hello {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //創建線程池
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 5, TimeUnit.MILLISECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(2),
                new ThreadFactory() {
                    @Override
                    public Thread newThread(Runnable r) {
                        Thread thread = new Thread(r);
                        thread.setName("myThread");
                        return thread;
                    }
                },
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

        //threadPoolExecutor.submit();
        threadPoolExecutor.execute(new MyThread());//提交任務
        threadPoolExecutor.shutdown();//關閉線程池


    }
}

class MyThread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<10;i++){
            System.out.println(i);
        }
    }
}