前言
到多线程这一块说明我们【Java Se】专栏就快结束了,感谢一直看过来的兄弟。多线程其实是非常复杂的,我们只是学一个入门,知道有这么个东西并且怎么运用它!
初始多线程
在学习线程之前你得先知道什么是进程,以及进程与线程的关系与区别。
当一个程序被运行时,就开启了一个进程, 比如启动了QQ,网易云。而一个进程内可分为多个线程,一个线程其实就是一个指令流,cpu调度的最小单位,由cpu一条一条执行指令。
操作系统调度的最小任务单位其实不是进程,而是线程。进程和线程是包含关系。在计算机中,我们把一个任务称为一个进程,浏览器就是一个进程,视频播放器是另一个进程,类似的,音乐播放器和Word都是进程。
某些进程内部还需要同时执行多个子任务。例如,我们在使用Word时,Word可以让我们一边打字,一边进行拼写检查,同时还可以在后台进行打印,我们把子任务称为线程。
进程和线程的关系就是:一个进程可以包含一个或多个线程,但至少会有一个线程。
线程的创建
创建一个线程有两种方法:
1.创建一个Thread类,或者一个Thread子类的对象
2.创建一个实现Runnable接口的类的对象
接下来我们看看如何具体用这两个方法创建线程,这也是本节的重点之处。
Thread类创建线程
用Thread创建一个线程是创建一个新的类,该类继承 Thread 类,然后创建一个该类的实例。
继承Thread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。
我们先看看Thread类的一些重要方法:
方法 说明
Thread() 创建一个线程对象
Thread(String name) 创建一个具有指定名称的线程对象
Thread(Runnable target) 创建一个基于Runnable接口实现类的线程对象
Thread(Runnable target,Stringname) 创建一个基于Runnable接口实现类,并且具有指定名称的线程对象
public void run() 线程相关的代码写在该方法中,一般需要重写
public void start() 启动线程的方法
public static void sleep(long m) 线程休眠m毫秒的方法
public void join() 优先执行调用join()方法的线程
接下来看一下代码案例:
public class Main { public static void main(String[] args) { //创建一个线程对象 TestThread1 thread1 = new TestThread1(); //调用start方法 thread1.start(); //main线程,主线程 for (int i = 0; i < 50; i++) { System.out.println("main主线程" + i); } } } //创建线程方式一:继承Thread类,重写run()方法,调用start()开启线程 class TestThread1 extends Thread{ @Override public void run() { //run方法线程体 for (int i = 0; i < 50; i++) { System.out.println("白白创建的线程"+i); } } }
Runnable接口创建线程
使用Runnable来创建线程,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(),声明如下:
public void run()
你可以重写该方法,重要的是理解的 run() 可以调用其他方法,使用其他类,并声明变量,就像主线程一样。
在创建一个实现 Runnable 接口的类之后,你可以在类中实例化一个线程对象。
新线程创建之后,你调用它的 start() 方法它才会运行。
当线程被构造时,需要的代码和数据通过一个对象作为构造函数实参传递进去,这个对象就是实现了Runnable接口的类的实例。
事实上,几乎所有多线程应用都可用Runnable接口方式,接下来看一个代码案例:
class MyThead1 implements Runnable{ //这就是一个多线程的操作类 private String name; public MyThead1(String name) { //定义构造方法 this.name = name; } @Override public void run(){ //覆写run方法,作为线程的主体操作方法 for (int x = 0; x <50; x++) { System.out.println(this.name+"->"+x); } } } public class Main{ public static void main(String[] args) { MyThead1 myThead1=new MyThead1("白白帅"); MyThead1 myThead2=new MyThead1("白白牛"); MyThead1 myThead3=new MyThead1("白白黑"); new Thread(myThead1).start(); new Thread(myThead2).start(); new Thread(myThead3).start();
线程的状态
线程有以下几种状态:新建状态,就绪状态,运行状态,阻塞状态,死亡状态
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。
Thread类方法
Thread类有许多方法,我们介绍几种常用的方法。
start()
这个方法的作用就是通知线程规划器此现场可以运行了。
要注意,调用start方法的顺序不代表线程启动的顺序,也就是cpu执行哪个线程的代码具有不确定性。。
run()
这个方法是线程类调用start后执行的方法,如果在直接调用run而不是start方法,那么和普通方法一样,没有区别。
isAlive()
是判断当前线程是否处于活动状态。活动状态就是已经启动尚未终止。
getPriority()和setPriority(int newPriority)
首先每一个 Java 线程都有一个优先级,这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。
Java 线程的优先级是一个整数,其取值范围是 1 (Thread.MIN_PRIORITY ) - 10 (Thread.MAX_PRIORITY )。
默认情况下,每一个线程都会分配一个优先级 NORM_PRIORITY(5)。
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。
这两个方法是用于获取当前和设置线程的优先级。优先级高的线程得到的cpu多。也就是说,两个等待的线程,优先级高的线程容易被cpu执行。
默认情况下,线程的优先级是5。线程的优先级分为1~10等级。
interrupt()
使用这个方法并不会中断线程。实际上,调用interrupt实际作用是,在线程受到阻塞时抛出一个中断信号,这样线程就得以退出阻塞状态。
join方法
join方法会使得调用join方法的线程(myThread1线程)所在的线程(main线程)无限阻塞,直到调用join方法的线程销毁为止。也就是说,在这个例子当中,当myThread1线程销毁以后,main线程才会继续执行,在这期间都是阻塞的。
sleep(long millis)
sleep方法的作用就是在指定的时间让正在执行的线程休眠。并不释放锁。
要注意sleep()是一个静态方法
多线程的栗子
龟兔赛跑问题
龟兔赛跑:2000米
要求:
(1)兔子每 0.1 秒 5 米的速度,每跑20米休息1秒;
(2)乌龟每 0.1 秒跑 2 米,不休息;
(3)其中一个跑到终点后另一个不跑了!
程序设计思路:
(1)创建一个Animal动物类,继承Thread,编写一个running抽象方法,重写run方法,把running方法在run方法里面调用。
(2)创建Rabbit兔子类和Tortoise乌龟类,继承动物类
(3)两个子类重写running方法
(4)本题的第3个要求涉及到线程回调。需要在动物类创建一个回调接口,创建一个回调对象。
abstract class Animal extends Thread { public int length = 2000;// 比赛长度 public abstract void runing(); @Override public void run() { super.run(); while (length > 0) { runing(); } } // 在需要回调数据的地方(两个子类需要),声明一个接口 public static interface Calltoback { public void win(); } // 2.创建接口对象 public Calltoback calltoback; } //创建兔子类 class Rabbit extends Animal { public Rabbit() { setName("兔子"); } @Override public void runing() { //兔子速度 int dis = 5; length -= dis; System.out.println("兔子跑了" + dis + "米,距离终点还有" + length + "米"); if (length <= 0) { length = 0; System.out.println("兔子获得了胜利"); // 给回调对象赋值,让乌龟不要再跑了 if (calltoback != null) { calltoback.win(); } } try { if ((2000 - length) % 20 == 0) { // 每20米休息一次,休息时间是1秒 sleep(1000); } else { //没0.1秒跑5米 sleep(100); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } //创建一个乌龟类 class Tortoise extends Animal { public Tortoise() { setName("乌龟");// Thread的方法,给线程赋值名字 } // 重写running方法,编写乌龟的奔跑操作 @Override public void runing() { // 乌龟速度 int dis = 2; length -= dis; System.out.println("乌龟跑了" + dis + "米,距离终点还有" + length + "米"); if (length <= 0) { length = 0; System.out.println("乌龟获得了胜利"); // 让兔子不要在跑了 if (calltoback != null) { calltoback.win(); } } try { sleep(100); //没0.1秒跑2米 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } //创建一个让动物线程停止的类,这里要实现回调接口 class LetOneStop implements Animal.Calltoback { // 动物对象 Animal an; // 获取动物对象,可以传入兔子或乌龟的实例 public LetOneStop(Animal an) { this.an = an; } // 让动物的线程停止 @Override public void win() { // 线程停止 an.stop(); } } //主方法调用类 public class Main { /** * 龟兔赛跑:2000米 */ public static void main(String[] args) { // 实例化乌龟和兔子 Tortoise tortoise = new Tortoise(); Rabbit rabbit = new Rabbit(); // 回调方法的使用,谁先调用calltoback方法,另一个就不跑了 LetOneStop letOneStop1 = new LetOneStop(tortoise); // 让兔子的回调方法里面存在乌龟对象的值,可以把乌龟stop rabbit.calltoback = letOneStop1; LetOneStop letOneStop2 = new LetOneStop(rabbit); // 让乌龟的回调方法里面存在兔子对象的值,可以把兔子stop tortoise.calltoback = letOneStop2; // 开始跑 tortoise.start(); rabbit.start(); } }
运行结果为: