Java SE 多线程的介绍及使用

Java SE 多线程的介绍及使用

一 多线程的实现方式

1.继承Thread类

创建一个自定义类，继承 Thread 类，然后重写 run() 函数，在 run() 函数中实现业务逻辑。

// 创建自定义类
public class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("这是子线程呢");
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

然后在 main() 方法中实例化该类的对象，最后通过 start() 方法运行子线程。

注意事项：不要将主线程的任务放在子线程之前，否则与单线程无异。

public static void main(String[] args) {
    MyThread myThread=new MyThread();
    myThread.start();
    System.out.println("这是主线程！");
}

优缺点总结：

优点，编码简单，易于理解多线程。

缺点，线程类继承了 Thread 类，无法再继承其他类，不利于程序的扩展。

2.实现Runnable接口

创建一个自定义类，实现 Runnable 接口，实现 run() 方法。在创建 Thread 实例时作为参数传递，然后运行Thread实例的start()方法。

// 创建一个自定类，并且实现 Runable 接口。
// 同时添加一个字段，用来接收另一个线程传递的参数值，并且在 run() 方法中输出。
public class MyThread2 implements Runnable{
    public MyThread2(String name){
        this.name=name;
    }
    private String name;

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("这是使用另一个子线程的任务");
        System.out.println("name="+name);
    }
}

然后在主线程中创建该类的实例对象，并且将对象作为参数传递给 Thread ，然后运行 Thread 的 start() 方法。

public static void main(String[] args) {
    
    MyThread2 myThread2=new MyThread2("子线程2");
    
    Thread thread=new Thread(myThread2);
    thread.start();

    System.out.println("这是主线程！");
}

同时还可以使用匿名内部类的方式来实现。

public static void main(String[] args) {

    Thread thread=new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("这是匿名内部类的写法");
        }
    });

    thread.start();

    System.out.println("这是主线程");
}

优缺点总结：

优点，任务类只实现接口，可以继承其他类，实现其它接口，扩展性强，同时可以接收其他线程传递过来参数。

缺点，没缺点，只是多了一个Runnable 对象。

3.实现Callable接口

继承 Thread 类，和实现 Runnable 接口两种实现多线程的共同问题是，无法直接接收到线程的返回值。

具体实现过程：需要定义一个类，实现 Callable 接口，重写 call() 方法，封装要做的业务，定义要返回的数据。接着把Callable 对象封装成 FutureTask对象。

FutureTask对象才是真正的任务对象。最后将 FutureTask对象交给Thread对象，运行 Thread 对象的start() 即可。

// Callable 方法接收一个泛型类型，用来作为返回值的类型
public class MyThread3 implements Callable<Integer>{
    public MyThread3(Integer num1,Integer num2){
        this.num1=num1;
        this.num2=num2;
    }
    private Integer num1;
    private Integer num2;

    /**
     * 重写call方法，返回两束相加的值
     * @return
     */
    @Override
    public Integer call() throws InterruptedException {
        Thread.sleep(1000L);
        return num1+num2;
    }
}

然后在main函数中进行调用

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {

    MyThread3 myThread3=new MyThread3(4,4);
    FutureTask<Integer> futureTask=new FutureTask<>(myThread3);

    Thread thread=new Thread(futureTask);
    thread.start();

    System.out.println("这是主线程");
    // 该行代码在子线程任务执行完成时才会执行
    System.out.println("输出子线程的计算结果："+futureTask.get());
}

4.线程Thread中的常用方法

sleep()，指定线程睡眠指定时间，单位为毫秒。

join()，等待当前线程执行完成后再执行后面的程序。

wait(),让线程进入等待，直到它被唤醒，或指定时间后。

二 线程安全问题

多个线程同时操作同一个共享资源的时候，可能会出现业务安全问题。

综合分析：1.多条线程同时执行；2.同时访问共享资源

1.线程同步

线程同步是解决线程安全问题的解决方案。

线程同步的思想：为对象加锁，保证每次只能有一个线程访问资源，等这个线程执行完毕再解锁，然后再放其他线程进来。

2.加锁方式1-同步代码块

将访问共享资源的代码给上锁，以此保证线程安全。

// 要上锁的对象object
// 底层会记住被加锁的代码块，如果已被加锁，则其他线程无法访问
synchronized (object) {
    // 核心业务代码
}

一般情况下，使用共享资源作为锁对象即可，实例方法使用 this ,静态方法时，可使用当前类的类对象加锁。保证加锁的对象在程序中只有一份即可。

原理：每次只允许一个线程加锁，执行完毕后自动解锁，其他线程才能进来执行。

注意事项：对于当前同步执行的线程来说，同步锁必须是同一把，否则会出bug。

3.加锁方式2-同步方法

把访问共享资源的核心方法给上锁，以此保证线程安全。

// 在方法上使用 synchronized 关键字
public synchronized void drawMoney(Double money) throws InterruptedException {
    // 核心代码
}

原理和同步代码块原理一样。

4.加锁方式3-Lock锁

通过Lock锁可以创建出一个锁对象，然后自行加锁和解锁，使用起来更加灵活，方便。

Lock锁是一个接口，不能直接实例化，可以采用它的实现类ReentrantLock类来构建Lock锁。

private Lock lock=new ReentrantLock();
public void functionName(Double money) {
    lock.lock();
    try {
        // 核心代码块
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

5.线程通信

当多个线程共同操作共享的资源时，线程之间可以通过某种方式相互告知自己的状态，相互协调，并避免无效的资源争夺。

线程通信常用模型：生产消费模型

三 其他相关内容

1.线程池

线程池是一个可以复用线程的技术。

ExecutorService 是JDK5.0开始提供的一个代表线程池的接口。

可以使用 ThreadPoolExecutor 创建线程池对象，也可以使用线程池工具类 Executors 来创建线程池对象。

2.并发和并行

进程：一个正在运行的程序，就是一个独立的进程。

线程是属于进程的，一个进程中可以运行很多个线程。

3.线程的生命周期

Java中，总共定义了6种线程的状态，可以在Thread类的枚举中看到。

以下是线程的6种状态及相互转换。