一、创建线程的五种方法
前置知识
Thread
类是用于创建和操作线程的类。每个线程都必须通过 Thread 类的构造方法创建,并实现run()
方法来执行线程的任务。run()
方法是 Thread 类中用于定义线程要执行的任务的方法。当一个线程被启动后,它会调用自己的 run() 方法,在该方法中执行线程的任务逻辑。- 需要注意的是,直接调用 run() 方法并不会启动一个新的线程,而只会在当前线程中依次执行 run() 方法中的代码。如果要启动一个新的线程并执行 run() 方法中的代码,应该使用 start() 方法来启动线程。
1、方法一:使用继承Thread类,重写run方法
class MyThread extends Thread { //run是线程的入口方法 @Override public void run() { System.out.println("Hello t"); } } public class ThreadDemo1 { //这种方式是使用Thread 的run来描述线程入口 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // Thread通过接收重写Thread内部run方法的子类 Thread t = new MyThread(); // start 启动线程 t.start(); } }
2、方法二:实现Runnable接口,重写run方法
在Java中,Runnable是一个函数式接口(Functional Interface),用于表示要在一个线程中执行的任务。
class MyRunnable implements Runnable { @Override public void run() { System.out.println("hello t"); } } public class ThreadDemo2 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 1.先实例化实现了Runnable接口的类 MyRunnable runnable = new MyRunnable(); // 2.通过Thread的构造方法,传入runnable任务,创建线程 Thread t = new Thread(runnable); t.start(); } }
3、方法三:继承Thread,使用匿名内部类
public class ThreadDemo3 { public static void main(String[] args) { // 此处的new Thread(){...};就相当于一个继承了Thread类的子类 Thread t = new Thread(){ @Override public void run() { System.out.println("hello t"); } }; t.start(); } }
4、方法四:实现Runnable,使用匿名内部类
public class ThreadDemo4 { public static void main(String[] args) { // 此处的new Runnable(){...}就相当于一个实现了Runnable接口的类 Thread t = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("hello t"); } }); t.start(); } }
5、方法五:使用lambda表达式(常用)
虽然上面四种方式都可以达到创建线程的目的,但都不是常用的写法,推荐使用 lambda
表达式是最简单最直观的写法!
回顾lambda表达式
提到 lambda 表达式,下面我们在来回顾一下:
lambda 表达式,本质上就是一个匿名函数。(Java里面,函数(方法)是无法脱离类的,在Java里面 lambda 就相当于是一个例外,它可以将一个函数(或者说方法)作为参数传递到另一个方法中,而不需要将它包含在一个类中。)
虽然说,lambda 表达式可以在⼀定程度上简化接口的实现。但是,并不是所有的接口都可以使用lambda表达式来简洁实现的。lambda 表达式毕竟只是⼀个匿名方法。当实现的接口中的方法过多或者多少的时候,lambda表达式都是不适用的。lambda 表达式,只能实现函数式接口。
函数式接口:如果说,⼀个接口中,要求实现类必须实现的抽象方法,有且只有⼀个,这样的接口,就是函数式接口。
语法规则:
interface Demo { public void test(); } public class Test { public static void main(String[] args) { // 使用lambda表达式实现接口 Demo demo = () -> { System.out.println("test"); }; demo.test(); } }
其他规定:
()
里面放参数,如果只有一个参数,可以省略 (){}
里面放函数体,如果只有一行代码,也可以省略 {}- “变量捕获”,lambda 表达式要想访问外面的局部变量,java 要求变量必须是 final 或是 “等效final”(即变量中没有用final修饰,但是代码中并没有做出修改)
使用 lambda 创建线程
public class ThreadDemo5 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // lambda本质上是实现了Runnable接口 Thread t = new Thread(()->{ System.out.println("hello t"); }); t.start(); } }
二、体验多线程
运行以下代码体验以下多线程情况下的代码执行。
下面代码中用到了sleep 方法,关于sleep
方法说明:
在 Java 中,Thread 类中的 sleep(long millis) 方法用于使当前线程进入休眠状态,暂停执行一段时间。该方法接受一个以毫秒为单位的时间参数,表示要休眠的时间长度。
当线程处于休眠状态时,它不会占用CPU资源,也不会执行任何代码,直到休眠时间结束。在休眠期间,线程可以被中断(通过调用 interrupt() 方法),或者其他线程可以抢占 CPU 资源,使得该线程处于等待状态。
public class ThreadDemo5 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread t = new Thread(()->{ while (true) { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("hello t"); } },"t"); t.start(); while (true) { Thread.sleep(1000); System.out.println("hello main"); } } }
- 上述代码涉及两个线程:(1)
main
方法所对应的线程(一个进程中至少有一个线程)也可称为主线程。(2)t
线程 - 运行程序,其实就是idea对应的进程创建了一个新的 java进程,这个java进程用来执行自己写的代码。同时这个 java进程里有两个线程,一个是main,一个是t,每个线程都是一个独立的执行流。此时的 hello t 是由 t 线程执行的打印逻辑。
- 这里的交替打印并不是严格意义上的交替,每一秒过后,先打印main还是先打印 t 是不确定的,因为多个线程在 CPU 上调度执行的顺序是不确定的(随机的)。
查看线程详情
我们可以使用 jdk 提供的第三方工具,查看java进程里面的线程详情:
注意事项:
jconsole
只能分析 Java 进程。- 运行就 jconsole,如果进程列表为空,可以尝试以管理员身份运行。
点进当前代码的进程对应的线程:
三、Thread及常见方法
Thread 类是 JVM 用来管理线程的一个类,换句话说,每个线程都有一个唯一的 Thread 对象与之关联,即Java代码中的Thread对象和操作系统中的线程是一一对应的。而 Thread 类的对象就是用来描述一个线程执行流的,JVM 会将这些 Thread 对象组织起来,用于线程调度,线程管理。
1、构造方法
方法 | 说明 |
Thread() |
创建线程对象 |
Thread(Runnable target) |
使用 Runnable 对象创建线程对象 |
Thread(String name) |
创建线程对象,并命名 |
Thread(Runnable target, String name) |
使用 Runnable 对象创建线程对象,并命名 |
注意:name 名字参数,是给线程起了个名字,这里的名字不影响程序的执行,只是方便我们在调试的时候,快速找到需要的线程。
2、线程属性获取方法
返回值类型 | 方法名 | 说明 |
long |
getId() |
返回线程标识符Id |
String |
getName() |
返回线程名称 |
Thread.State |
getState() |
返回线程状态 |
int |
getPriority() |
返回线程优先级 |
boolean |
isDaemon() |
判断是否为后台线程 |
boolean |
isAlive() |
判断线程是否存活 |
boolean |
isInterrupted() |
判断线程是否被中断 |
(1)isDaemon()-前台线程后台线程说明:
- isDaemon()返回true-表示后台线程,后台线程不阻止Java进程结束,哪怕后台线程还没执行完,Java进程该结束就结束。
- isDaemon()返回false-表示前台线程,前台线程会阻止Java进程结束,必须得Java进程中所有的前台线程执行完Java进程才能结束。
注:创建的线程默认是前台的,可以通过setDaemon(true)设置成后台的。
(2)isAlive()线程存活说明
描述的是系统内核里哪个线程是否存活,也就是说只有调用start()方法(调用 start 方法,
才真的在操作系统的底层创建出一个线程),启动线程之后,当线程正在执行时返回true,否则返回false
(3)isInterrupted()后面详细介绍…
3、启动线程-start()
上面介绍的五种创建线程的方式,都是通过覆写 run()
方法创建一个线程对象,但线程对象被创建出来并不意味着线程就开始运行了。只有调用了start()
方法,才真正从系统这里创建一个线程。
调用 start 方法, 才真的在操作系统的底层创建出一个线程。
4、中断一个线程:(让一个线程停下来)
中断一个线程,就是让一个线程停下来,即线程终止,本质上来说,线程终止就是让该线程的入口方法执行完毕。这里的执行完毕可以是 return 返回、代码执行完毕、抛出异常 等情况。具体来说,可以采取如下策略:
(1)给线程设置一个结束标志位
例如:设置标志位isQuite
作为线程结束的标志
public class ThreadExample_Interrupted { // 由于"变量捕获",这里将isQuite设置为成员变量 public static boolean isQuite = false; public static void main(String[] args) { Thread t = new Thread(()->{ while (!isQuite) { System.out.println("hello t"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("t线程终止"); }); t.start(); // 3秒后,在主线程中修改isQuite try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } isQuite = true; } }
注意:这种情况下是将isQuite设置成了成员变量,如果将其设置成局部变量,正常情况下由于线程和线程之间共用一个内存地址空间,语法上是成立的,但是对于lambda表达式要是想要访问外面的局部变量,这时就涉及到了Java变量捕获,即捕获的变量必须是 final 或者 “等效final”,即变量中没有用final修饰,但是代码中并没有做出修改。
(2)使用Thread类内置的标志位
方法名称 | 说明 |
public static Thread currentThread() | 返回对当前正在执行的线程对象的引用。 |
public void interrupt() | 中断对象关联的线程。如果线程正在阻塞,则以异常方式通知,否则设置标志位true。 |
public static boolean interrupted() | 判断当前线程的中断标志位是否设置,调用后清除标志位。 |
public boolean isInterrupted() | 判断对象关联的线程的标志位是否设置,调用后不清除标志位。 |
Thread 内部包含了一个 boolean 类型的变量作为线程是否被中断的标记。根据上述提供的方法,我们可以使用 Thread.interrupted()
或者 Thread.currentThread().isInterrupted()
代替自定义标志位。
例如:还是上面的例子,这次我们使用内置标志位
public class ThreadExample_Interrupted2 { public static void main(String[] args) { Thread t = new Thread(()->{ // 此处 currentThread currentThread 是获取到当前线程实例 t while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) { System.out.println("hello t"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); t.start(); try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 将内部的标志位设置成true t.interrupt(); } }
注意:通过上面结果,我们看到,即使sleep被强制唤醒后,触发了两件事:
- 如果线程因为调用 wait/join/sleep 等方法而阻塞挂起,则以 InterruptedException异常的形式通知.
- 清除中断标志.
因此我们会看到,抛出异常后,t 线程中的循环继续进行(因为此时sleep被唤醒后清空了标志位 true->false)
对于 interrupt 只是通知不是命令,至于为什么 Java 不强制设置成“命令结束”的操作,主要是因为,这种强制性的设定是非常不友好的,对于线程 线程何时结束,始终是线程本身最清楚,所以还是交给线程自身来决定比较好。
5、等待一个线程-join()
线程之间是并发执行的,操作系统对于线程的调度是无序的,无法判断两个线程谁先执行结束,谁后执行结束。然而有时候有需要明确规定线程的结束顺序,这时就可以使用线程等待-join来实现。
方法 | 说明 |
public void join() |
等待线程结束 |
public void join(long millis) |
等待线程结束,最多等 millis 毫秒。 |
例如:我们需要等待一个线程t完成它打印工作后,才能进行main线程的打印工作。
public class ThreadExample_join { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread t = new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println("hello t"); } }); t.start(); // 正常情况下,如果不加join,大部分情况下是先打印hello main(因为创建线程也是需要开销的) t.join();//这里就使t线程先执行完,main暂时阻塞 System.out.println("hello main"); } }
上述代码在main线程中调用 t.join:如果 t 线程还没结束,main 线程就会“阻塞”等待-Blocking。也就是说代码执行到 t.join 时就停下来了,当前这个线程暂时不参与CPU的调度执行了。直到 t 线程执行完毕,此时 main 解除阻塞后将继续向下执行。
四、线程的状态
操作系统中的线程,自身是有一个状态的,但是Java 中Thread是对系统线程的封装,将里面的状态进一步精细化了。
NEW
:系统中的线程还没创建出来,但是有个 Thread 对象RUNNABLE
: 就绪状态(1.正在CPU上执行 2.准备好随时可以去CPU上运行)TERMINATED
: 系统中的线程已经执行完了,Thread对象还在TIMED_WAITING
: 指定时间等待BLOCKED
:等待锁出现的状态WAITING
:使用 wait、join 方法出现的状态