Java 多线程编程详解编程语言

一、线程的生命周期

线程是一个动态执行的过程,它也有一个从产生到死亡的过程。

下图显示了一个线程完整的生命周期

Java 多线程编程详解编程语言

  • 新建状态:

    使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后,该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序start() 这个线程。

  • 就绪状态:

    当线程对象调用了start()方法之后,该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中,要等待JVM里线程调度器的调度。

  • 运行状态:

    如果就绪状态的线程获取 CPU 资源,就可以执行 run(),此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂,它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。

  • 阻塞状态:

    如果一个线程执行了sleep(睡眠)、suspend(挂起)等方法,失去所占用资源之后,该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种:

    • 等待阻塞:运行状态中的线程执行 wait() 方法,使线程进入到等待阻塞状态。

    • 同步阻塞:线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。

    • 其他阻塞:通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时,线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时,join() 等待线程终止或超时,或者 I/O 处理完毕,线程重新转入就绪状态。

  • 死亡状态:

    一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时,该线程就切换到终止状态

二、线程的优先级

1、调整线程优先级:Java线程有优先级,优先级高的线程会获得较多的运行机会
Java线程的优先级用整数表示,取值范围是1~10,Thread类有以下三个静态常量:
static int MAX_PRIORITY
          线程可以具有的最高优先级,取值为10。
static int MIN_PRIORITY
          线程可以具有的最低优先级,取值为1。
static int NORM_PRIORITY
          分配给线程的默认优先级,取值为5。
Thread类的setPriority()和getPriority()方法分别用来设置和获取线程的优先级

具有较高优先级的线程对程序更重要,并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是,线程优先级不能保证线程执行的顺序,而且非常依赖于平台

三、创建一个线程

Java 提供了三种创建线程的方法:

  • 通过实现 Runnable 接口
  • 通过继承 Thread 类本身
  • 通过 Callable 和 Future 创建线程

1)实现 Runnable 接口来创建线程

创建一个线程,最简单的方法是创建一个实现 Runnable 接口的类,为了实现 Runnable,一个类只需要执行一个方法调用 run()

一、创建一个对象类 
 
package test_synthronized; 
public class Foo { 
   int x=100; 
 
public int getX() { 
    return x; 
} 
public  int fix(int y) { 
    synchronized(this){ 
    x=x-y; 
    System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName() + "运行结束,减少“" + y 
            + "”,当前值为:" + x);} 
    return x; 
} 
} 
二、创建一个线程类 
 
package test_synthronized; 
 
/** 
 * 线程的同步与锁 
 */ 
public class Thread_synchronized_01 implements Runnable{ 
    private  Foo foo=new Foo(); 
    
   public static void main(String[] args) { 
       Thread_synchronized_01 syn=new Thread_synchronized_01(); 
       Thread t1=new Thread(syn,"t1");  
       Thread t2=new Thread(syn,"t2");  
       t1.start(); 
       t2.start(); 
   } 
 
    /* (non-Javadoc) 
     * @see java.lang.Runnable#run() 
     */ 
    public void run() { 
         for (int i = 0; i < 3; i++) { 
                this.fix(30); 
                try { 
                    Thread.sleep(1); 
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace(); 
                } 
     /*  
      * t1 : 当前foo对象的x值= 40 
        t2 : 当前foo对象的x值= 40 
        t1 : 当前foo对象的x值= -20 
        t2 : 当前foo对象的x值= -50 
        t1 : 当前foo对象的x值= -80 
        t2 : 当前foo对象的x值= -80 
      *  从结果发现,这样的输出值明显是不合理的。原因是两个线程不加控制的访问Foo对象并修改其数据所致。 
                如果要保持结果的合理性,只需要达到一个目的,就是将对Foo的访问加以限制,每次只能有一个线程在访问。这样就能保证Foo对象中数据的合理性了。 
                在具体的Java代码中需要完成一下两个操作: 
                把竞争访问的资源类Foo变量x标识为private; 
                同步哪些修改变量的代码,使用synchronized关键字同步方法或代码。 
      */ 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : 当前foo对象的x值= " + foo.getX()); 
            } 
    } 
    public int fix(int y) { 
        return foo.fix(y); 
    } 
} 
三、结果 
线程t1运行结束,减少“30”,当前值为:70 
t1 : 当前foo对象的x值= 70 
线程t1运行结束,减少“30”,当前值为:40 
t1 : 当前foo对象的x值= 40 
线程t1运行结束,减少“30”,当前值为:10 
t1 : 当前foo对象的x值= 10 
线程t2运行结束,减少“30”,当前值为:-20 
t2 : 当前foo对象的x值= -20 
线程t2运行结束,减少“30”,当前值为:-50 
t2 : 当前foo对象的x值= -50 
线程t2运行结束,减少“30”,当前值为:-80 
t2 : 当前foo对象的x值= -80

2) 继承Thread来创建线程

第二种方法是创建一个新的类,该类继承 Thread 类,然后创建一个该类的实例。

继承类必须重写 run() 方法,该方法是新线程的入口点。它也必须调用 start() 方法才能执行。

该方法尽管被列为一种多线程实现方式,但是本质上也是实现了 Runnable 接口的一个实例

package test_synthronized; 
public class Thread_synchronized_02 {

class MyThread extends Thread{ private Foo foo; /**当前值*/ private int y = 0; MyThread(String name, Foo foo, int y) { super(name); this.foo = foo; this.y = y; } public void run() { foo.fix(y); } } public static void main(String[] args) { Thread_synchronized_02 run = new Thread_synchronized_02(); Foo foo=new Foo(); MyThread t1 = run.new MyThread("线程A", foo, 10); MyThread t2 = run.new MyThread("线程B", foo, 2); MyThread t3 = run.new MyThread("线程C", foo, 3); MyThread t4 = run.new MyThread("线程D", foo, 5); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); } } 结果 线程线程A运行结束,减少“10”,当前值为:90 线程线程C运行结束,减少“3”,当前值为:87 线程线程B运行结束,减少“2”,当前值为:85 线程线程D运行结束,减少“5”,当前值为:80

3) 通过 Callable 和 Future 创建线程

  • 1. 创建 Callable 接口的实现类,并实现 call() 方法,该 call() 方法将作为线程执行体,并且有返回值。

  • 2. 创建 Callable 实现类的实例,使用 FutureTask 类来包装 Callable 对象,该 FutureTask 对象封装了该 Callable 对象的 call() 方法的返回值。

  • 3. 使用 FutureTask 对象作为 Thread 对象的 target 创建并启动新线程。

  • 4. 调用 FutureTask 对象的 get() 方法来获得子线程执行结束后的返回值

package test_synthronized; 
 
import java.util.concurrent.Callable; 
import java.util.concurrent.ExecutionException; 
import java.util.concurrent.FutureTask; 
 
public class CallableThread implements Callable<Integer> { 
 
    public Integer call() throws Exception { 
        int i = 0;   
        for(;i<8;i++)   
        {   
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);   
        }   
        return i; 
    } 
    public static void main(String[] args) { 
        CallableThread callableThread=new CallableThread(); 
        FutureTask<Integer> ft=new FutureTask<Integer>(callableThread); 
         for(int i = 0;i < 8;i++)   
         {   
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 的循环变量i的值"+i);   
             if(i==2)   
             {   
                 new Thread(ft,"有返回值的线程").start();   
             }   
         }   
         try   
         {   
             System.out.println("子线程的返回值:"+ft.get());   
         } catch (InterruptedException e)   
         {   
             e.printStackTrace();   
         } catch (ExecutionException e)   
         {   
             e.printStackTrace();   
         }  
    } 
} 
结果 
main 的循环变量i的值0 
main 的循环变量i的值1 
main 的循环变量i的值2 
main 的循环变量i的值3 
有返回值的线程 0 
main 的循环变量i的值4 
有返回值的线程 1 
main 的循环变量i的值5 
有返回值的线程 2 
main 的循环变量i的值6 
有返回值的线程 3 
main 的循环变量i的值7 
有返回值的线程 4 
有返回值的线程 5 
有返回值的线程 6 
有返回值的线程 7 
子线程的返回值:8

四、线程的三种方式的对比

  • 1. 采用实现 Runnable、Callable 接口的方式创见多线程时,线程类只是实现了 Runnable 接口或 Callable 接口,还可以继承其他类。

  • 2. 使用继承 Thread 类的方式创建多线程时,编写简单,如果需要访问当前线程,则无需使用 Thread.currentThread() 方法,直接使用 this 即可获得当前线程。

 

原创文章,作者:Maggie-Hunter,如若转载,请注明出处:https://blog.ytso.com/tech/pnotes/17738.html

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上一篇 2021年7月19日 20:27
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