java 創建線程的三種方式、創建線程池的四種方式


概要:

java創建線程的三種方式:

  1. ** 繼承Thread類創建線程類**
  2. ** 實現Runnable接口**
  3. ** 通過Callable和Future創建線程**

java創建線程池的四種方式:
newCachedThreadPool_ _創建一個_可緩存的線程池,如果線程池長度超過處理需求,可靈活回收空閑線程,若無可回收,則新建線程
newFixedThreadPool_ _創建一個
定長線程池_,可控制線程最大並發數,超出的線程會在隊列中等待
newScheduledThreadPool_ _創建一個定長線程池,支持定時及周期性任務執行
_**newSingleThreadExecutor**** **_創建一個單線程化的線程池,它只會唯一的工作線程來執行任務,保證所有任務按照指定
順序(FIFO,LIFO,優先級)執行

線程池的優點:
a.** 重用存在的線程,減少對象創建、消亡的開銷,性能佳
b. 可有效控制最大並發線程數,提高系統資源的使用率,同時避免過多資源競爭,避免堵塞。
c. 提供
定時執行、定期執行、單線程、並發數控制**等功能。

第一 Java中創建線程主要有三種方式:

1、繼承Thread類創建線程類 (extends)

(1)定義Thread類的子類,並重寫該類的run方法,該run方法的方法體就代表了線程要完成的任務。因此把run()方法稱為_執行體(線程體)_。
(2)創建Thread子類的實例,即創建了線程對象。
(3)調用線程對象的start()方法來啟動該線程。

public class FirstThreadTest extends Thread{  
    int i = 0;  
    //重寫run方法,run方法的方法體就是現場執行體  
    public void run()  
    {  
        for(;i<100;i++){  
        log.info(getName()+"  "+i);  
        }  
    }  
 
    public static void main(String[] args)  
    {  
        for(int i = 0;i< 100;i++)  
        {  
            log.info(Thread.currentThread().getName()+"  : "+i);  
            if(i==20)  
            {  
                new FirstThreadTest().start();  
                new FirstThreadTest().start();  
            }  
        }  
    }  
} 

上述代碼中Thread.currentThread()方法返回當前正在執行的線程對象。GetName()方法返回調用該方法的線程的名字。

2、通過Runnable接口創建線程類

(1)定義runnable接口的實現類,並重寫該接口的run()方法,該run()方法的方法體同樣是該線程的線程執行體。
(2)創建 Runnable實現類的實例,並以此實例作為Thread的target來創建Thread對象,該Thread對象才是真正的線程對象。
(3)調用線程對象的start()方法來啟動該線程。

public class RunnableThreadTest implements Runnable  
{  
  
    private int i;  
    public void run()  
    {  
        for(i = 0;i <100;i++)  
        {  
           log.info(Thread.currentThread().getName()+" "+i);  
        }  
    }  
 
    public static void main(String[] args)  
    {  
        for(int i = 0;i < 100;i++)  
        {  
            log.info(Thread.currentThread().getName()+" "+i);  
            if(i==20)  
            {  
                RunnableThreadTest runner= new RunnableThreadTest();  
                new Thread(runner,"新線程1").start();  
                new Thread(runner,"新線程2").start();  
            }  
        }  
    }   
}  
 

線程的執行流程很簡單,當執行代碼start()時,就會執行對象中重寫的void run()方法,該方法執行完成后,線程就消亡了。

3、通過Callable和Future創建線程

(1)創建Callable接口的實現類,並實現call()方法,該_call()方法將作為線程執行體,並且有返回值_。

public interface Callable
{
  V call() throws Exception;
}

(2)創建Callable實現類的實例,使用FutureTask類來包裝Callable對象,該FutureTask對象封裝了該Callable對象的call()方
法的返回值。(FutureTask是一個包裝器,它通過接受Callable來創建,它_同時實現了Future和Runnable接口_。)
(3)使用FutureTask對象作為Thread對象的target創建並啟動新線程。
(4)調用FutureTask對象的get()方法來獲得子線程執行結束后的返回值

public class CallableThreadTest implements Callable<Integer>  
{  
  
    public static void main(String[] args)  
    {  
        CallableThreadTest ctt = new CallableThreadTest();  
        FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(ctt);  
        for(int i = 0;i < 100;i++)  
        {  
            log.info(Thread.currentThread().getName()+" 的循環變量i的值"+i);  
            if(i==20)  
            {  
                new Thread(ft,"有返回值的線程").start();  
            }  
        }  
        try  
        {  
            log.info("子線程的返回值:"+ft.get());  
        } catch (InterruptedException e)  
        {  
            e.printStackTrace();  
        } catch (ExecutionException e)  
        {  
            e.printStackTrace();  
        }  
  
    }  
  
    @Override  
    public Integer call() throws Exception  
    {  
        int i = 0;  
        for(;i<100;i++)  
        {  
            log.info(Thread.currentThread().getName()+" "+i);  
        }  
        return i;  
    }  
  
}  
 

二、創建線程的三種方式的對比

1、采用實現Runnable、Callable接口的方式創建多線程
優勢:
線程類只是實現了Runnable接口或Callable接口,還可以繼承其他類。
在這種方式下,多個線程可以共享同一個target對象,所以非常適合多個相同線程來處理同一份資源的情況,從而可以將CPU、代碼和數據分開,形成清晰的模型,較好地體現了面向對象的思想。
** 劣勢
編程稍微復雜,如果要訪問當前線程,則必須_
使用Thread.currentThread()方法_。
2、使用繼承Thread類的方式創建多線程
優勢:
編寫簡單,如果需要訪問當前線程,則無需使用Thread.currentThread()方法,
直接使用this即可獲得當前線程
劣勢:
線程類已經繼承了Thread類,所以不能再繼承其他父類。
3、Runnable和Callable的區別
(1) Callable規定(重寫)的方法是call(),Runnable規定(重寫)的方法是run()。
(2)
Callable的任務執行后可返回值**,而Runnable的任務是不能返回值的。
(3) call方法可以拋出異常,run方法不可以。
(4) 運行Callable任務可以拿到一個Future對象,表示異步計算的結果。它提供了檢查計算是否完成的方法,以等待計算的
完成,並檢索計算的結果。通過Future對象可以了解任務執行情況,可取消任務的執行,還可獲取執行結果future.get()。

第二 創建四種線程池的方式

1、new Thread的弊端
執行一個異步任務你還只是如下new Thread嗎?

new Thread(new Runnable() {
 
 
  @Override
 
  public void run() {
 
    // TODO Auto-generated method stub
 
    }
 
  }
 
).start();
 

那你就out太多了,new Thread的弊端如下:
a. 每次new Thread新建對象性能差
b. 線程缺乏統一管理,可能無限制新建線程,相互之間競爭,及可能占用過多系統資源導致死機或oom(out of memory)。
c. 缺乏更多功能,如定時執行、定期執行、線程中斷。
相比new Thread,Java提供的四種線程池的好處在於:
a.** 重用存在的線程,減少對象創建、消亡的開銷,性能佳
b. 可有效控制最大並發線程數,提高系統資源的使用率,同時避免過多資源競爭,避免堵塞。
c. 提供
定時執行、定期執行、單線程、並發數控制**等功能。
2、Java 線程池
Java通過Executors提供四種線程池,分別為:
newCachedThreadPool創建一個可緩存線程池,如果線程池長度超過處理需要,可靈活回收空閑線程,若無可回收,則新建線程。
**newFixedThreadPool **創建一個定長線程池,可控制線程最大並發數,超出的線程會在隊列中等待。
**newScheduledThreadPool **創建一個定長線程池,支持定時及周期性任務執行。
**newSingleThreadExecutor **創建一個單線程化的線程池,它只會用唯一的工作線程來執行任務,保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行。

(1) newCachedThreadPool:
創建一個可緩存線程池,如果線程池長度超過處理需要,可靈活回收空閑線程,若無可回收,則新建線程。示例代碼如下:

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
 
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
 
    final int index = i;
 
  try {
 
    Thread.sleep(index * 1000);
 
   } catch (InterruptedException e) {
 
      e.printStackTrace();
 
  }
 
 
 
   cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
 
     @Override
 
     public void run() {
 
        log.info(index);
 
      }
 
   });
 
}

線程池為無限大,當執行第二個任務時第一個任務已經完成,會復用執行第一個任務的線程,而不用每次新建線程。

(2) newFixedThreadPool:--- 需要指定線程池的大小
創建一個定長線程池,可控制線程最大並發數,超出的線程會在隊列中等待。示例代碼如下:

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
 
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
 
  final int index = i;
 
 
  fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
 
 
  @Override
 
  public void run() {
 
      try {
         log.info(index);
         Thread.sleep(2000);
      } catch (InterruptedException e) {
         // TODO Auto-generated catch block
         e.printStackTrace();
       }
    }
  });
}

因為線程池大小為3,每個任務輸出index后sleep 2秒,所以每兩秒打印3個數字。
定長線程池的大小最好根據系統資源進行設置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()。可參考PreloadDataCache。

(3)newScheduledThreadPool:
創建一個定長線程池,支持定時及周期性任務執行。延遲執行示例代碼如下:

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
 
 scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
 
 
      @Override
 
      public void run() {
 
         log.info("delay 3 seconds");
       }
 
 }, 3, TimeUnit.SECONDS);

表示延遲3秒執行。
定期執行示例代碼如下:

scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
 
      @Override
 
      public void run() {
 
          log.info("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
 
      }
 
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);

表示延遲1秒后每3秒執行一次。
ScheduledExecutorService比Timer更安全,功能更強大

(4)newSingleThreadExecutor:
創建一個單線程化的線程池,它只會用唯一的工作線程來執行任務,保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行。示例代碼如下:

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
 
for (int i = 0; i < 10; i++) {
  final int index = i;
  singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
 
    @Override
    public void run() {
    try {
        log.info(index);
        Thread.sleep(2000);
     } catch (InterruptedException e) {
         // TODO Auto-generated catch block
         e.printStackTrace();
     }
    }
  });
}

結果依次輸出,相當於順序執行各個任務。
線程池的作用:
線程池作用就是限制系統中執行線程的數量。
根據系統的環境情況,可以自動或手動設置線程數量,達到運行的最佳效果;少了浪費了系統資源,多了造成系統擁擠效率
不高。用線程池控制線程數量,其他線程排隊等候。一個任務執行完畢,再從隊列的中取最前面的任務開始執行。若隊列中沒
有等待進程,線程池的這一資源處於等待。當一個新任務需要運行時,如果線程池中有等待的工作線程,就可以開始運行了;
否則進入等待隊列。
為什么要用線程池:
1.減少了創建和銷毀線程的次數,每個工作線程都可以被重復利用,可執行多個任務。
2.可以根據系統的承受能力,調整線程池中工作線線程的數目,防止因為消耗過多的內存,而把服務器累趴下(每個線程需要大
約1MB內存,線程開的越多,消耗的內存也就越大,最后死機)。
Java里面線程池的頂級接口是Executor,但是嚴格意義上講Executor並不是一個線程池,而只是一個執行線程的工具。真正的
線程池接口是ExecutorService。
比較重要的幾個類:
ExecutorService: 真正的線程池接口。
ScheduledExecutorService: 能和Timer/TimerTask類似,解決那些需要任務重復執行的問題。
ThreadPoolExecutor: ExecutorService的默認實現。
ScheduledThreadPoolExecutor: 繼承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口實現,周期性任務調度的類實現。
要配置一個線程池是比較復雜的,尤其是對於線程池的原理不是很清楚的情況下,很有可能配置的線程池不是較優的,因此
在Executors類里面提供了一些靜態工廠,生成一些常用的線程池。


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