Java多线程基础-使用多线程
2019-02-19 本文已影响244人
三刀流剑客
*本篇文章已授权微信公众号guolin_blog （郭霖）独家发布
线程:程序执行流的最小单元【可以理解为：进程中独立运行的子任务】。
多线程优点:最大限度的利用CPU的空闲时间来处理其他任务。
|-目录
| 创建线程
| 线程运行结果与执行顺序无关
| 线程实例变量与安全问题
| 停止线程
| 线程优先级
| 守护线程
| 线程让步
-创建线程
线程的创建方式:
1.继承Thread类
public class ThreadCreateDemo1 {
public static void main(String[] args) {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start(); //该方法调用多次,出现IllegalThreadStateException
}
}
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
super.run();
System.out.println("hellow_world!");
}
}
2.实现Runnable接口
public class ThreadCreateDemo2 {
public static void main(String[] args) {
Runnable runnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
}
}
class MyRunnable implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("通过Runnable创建的线程!");
}
}
上述两种创建方式,工作时性质一样。但是建议使用实现Runable接口方式。解决单继承的局限性。
-线程运行结果与执行顺序无关
线程的调度是由CPU决定，CPU执行子任务时间具有不确定性。
public class ThreadRandomDemo1 {
public static void main(String[] args) {
Thread[] threads = new Thread[10];
for (int i = 0; i < 10; i++) {
threads[i] = new RandomThread("RandomThread:" + i);
}
for(Thread thread : threads) {
thread.start();
}
}
}
class RandomThread extends Thread {
public RandomThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
以上10个线程，代码按照顺序执行，但是结果可以看出没有按照顺序执行，而且多次执行结果基本不同。
图1-1 随机线程被执行
-线程实例变量与安全问题
线程之间变量有共享与不共享之分，共享理解为大家都使用同一份，不共享理解为每个单独持有一份。
1.共享数据情况
public class ThreadShareVariableDemo {
public static void main(String[] args) {
Runnable runnable = new ShareVariableRunnable();
Thread[] threads = new Thread[5];
for (int i = 0; i < 5; i++) {
threads[i] = new Thread(runnable, "thread:" + (i+1));
}
for (Thread thread : threads) {
thread.start();
}
}
}
class ShareVariableRunnable implements Runnable {
private int count = 5;
public void run() {
System.out.println("" + Thread.currentThread().getName() + ",count:" + count--);
}
}
图1-2 线程共享变量
从上图结果可以看出，count变量是共享的，不然都会打印5。但是也发现了一点thread:1 与 thread:2 打印值一样，该现象就是我们通常称为的脏数据【多线程对同一变量进行读写操作不同步产生】。
解决方案在访问变量方法中增加synchronized关键字：
class ShareVariableRunnable implements Runnable {
private int count = 5;
public synchronized void run() {
System.out.println("" + Thread.currentThread().getName() + ",count:" + count--);
}
}
图1-3 线程共享变量安全
如图每次打印count都是正常递减，这里解释一下synchronized关键字，含有synchronized关键字的这个方法称为“互斥区” 或“临界区”，只有获得这个关键字对应的锁才能执行方法体，方法体执行完自动会释放锁。
-停止线程
终止正在运行的线程方法有三种：
1)使用退出标志,使线程正常的执行完run方法终止。
2)使用interrupt方法,使线程异常，线程进行捕获或抛异常，正常执行完run方法终止。
3)使用stop方法强制退出。
这里主要说明前两种方法；
1.使用退出标志方法
public class ThreadVariableStopDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
VariableStopThread thread = new VariableStopThread("thread_1");
thread.start();
Thread.sleep(1);
thread.Stop();
}
}
class VariableStopThread extends Thread {
private boolean interrupt = true;
public VariableStopThread(String name) {
super(name);
}
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":线程开始运行!");
int i = 0;
while(interrupt) {
System.out.println("" + (i++));
}
System.out.println("我停止了! timer:" + System.currentTimeMillis());
}
public void Stop() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":线程设置了停止! timer:" + System.currentTimeMillis());
this.interrupt = false;
}
}
图1-4 线程退出
Thread_1中启动了一个while循环,一直打印i的累加值。main线程在sleep 1ms后设置Thread_1停止标志。Thread_1 while循环判断条件不符合正常执行完run方法结束。从【图1-4 线程退出】中可以看出设置完停止标志后13还是正常打印，原因是因为while方法体中是原子操作，不能直接打断。
在使用终止线程方法一时，个人建议代码这么修改更符合Java API规范也避免线程死循环问题【后面章节会介绍】。
public class ThreadVariableStopDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
VariableStopThread thread = new VariableStopThread("thread_1");
thread.start();
Thread.sleep(10);
thread.interrupt();
}
}
class VariableStopThread extends Thread {
public VariableStopThread(String name) {
super(name);
}
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":线程开始运行!");
while(!isInterrupted()) {
}
System.out.println("我停止了! timer:" + System.currentTimeMillis());
}
}
2.使用interrupt方法
public class ThreadInterruptDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new InterruptThread("thread_1");
thread.start();
Thread.sleep(1);
System.out.println(thread.getName() + "线程设置:interrupt");
thread.interrupt();
}
}
class InterruptThread extends Thread {
public InterruptThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始!");
for(int i =0; i < 1000; i++) {
try {
Thread.sleep(0);
System.out.println("" + (i + 1));
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程捕获异常,退出循环!");
break;
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程结束!");
}
}
图1-5 线程退出
从上图可以看出线程正常退出，但是发现一点循环结构体后面一句打印也打印了，解决这个问题的方案有两个:
1.异常法
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始!");
try {
for(int i = 0; i < 1000; i++) {
if(Thread.currentThread().interrupted()) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程停止状态!");
throw new InterruptedException();
}
Thread.sleep(0);
System.out.println("" + (i + 1));
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程结束!");
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程捕获异常,退出循环!");
e.printStackTrace();
}
}
图1-6 线程退出
代码有两个关键点：
1)for循环外捕获异常【这是程序的关键点】
2)判断设置了interrupted标志则抛出异常。
2.return法
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始!");
try {
for(int i = 0; i < 1000; i++) {
Thread.sleep(0);
System.out.println("" + (i + 1));
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程捕获异常,退出循环!");
e.printStackTrace();
return;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程结束!");
}
这个方法相对简单，也比较常用。两种方法结果都一样直接退出不进行后续工作,两种方法依据功能需求选择。
上述两个方法sleep都是0，这里给大家看看沉睡中退出，有一个现象会发生。
图1-7 线程退出
从【图1-7 线程退出】可以看出sleep使用interrupt()退出直接进入异常，而且interrupt标志位置为false【记住这点】。
-线程优先级
线程优先级范围为1-10，API提供等级分为：低（MIN_PRIORITY = 1)，中（NORM_PRIORITY=5），高（MAX_PRIORITY=10）。
线程优先级有以下特点：
1)继承特性【线程A中启动线程B，线程B继承了A的优先级】；
2)随机性【线程调度的顺序不一定是根据优先级，具有随机性】；
public class ThreadPriorityDemo {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new ThreadPriority("thread_1<<<<");
Thread thread_1 = new ThreadPriority(">>>thread_2");
thread_1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY); //<设置线程优先级
thread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
thread_1.start();
thread.start();
}
}
class ThreadPriority extends Thread {
public ThreadPriority(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("" + Thread.currentThread().getName() + ",number:" + i + ",Priority:" + Thread.currentThread().getPriority());
}
}
}
图1-8 线程优先级
运行的很给力，以下体现了两个问题:①线程运行顺序与代码执行顺序无关。②线程优先级具有随机性，不是优先级高的就先完成。
下面验证线程优先级具有继承性,上面代码修改如下：
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new ThreadPriority("thread_1<<<<");
Thread thread_1 = new ThreadPriority(">>>thread_2");
// thread_1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY); //<取消设置线程优先级
thread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
thread_1.start();
thread.start();
}
图1-9 线程优先级
从上图可以看出thread_2与main线程优先级一样都是5，原因是main线程中启动了thread_2，thread_2继承了mian线程的优先级。
-守护线程
守护线程顾名思义是一个线程守护另一个线程【此线程为非守护线程】，故守护的线程称为守护线程，被守护的线程称为非守护线程。作用是为其他线程运行提供便利服务。
public class DaemonThreadDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new DaemonThread();
thread.setDaemon(true);
thread.start();
System.out.println("" + Thread.currentThread().getName() + "停止运行!" );
}
}
class DaemonThread extends Thread {
@Override
public void run() {
while (true) {
System.out.println("DaemonThread 正在运行!");
}
}
}
图1-10 守护线程
从上图可以看出，主线程停止DaemonThread线程也相应的停止了，但不是立即停止。
-线程让步
线程让步【yield方法】让当前线程释放CPU资源，让其他线程抢占。
public class ThreadYieldDemo {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new ThreadYield();
thread.start();
}
}
class ThreadYield extends Thread {
@Override
public void run() {
long time_start = System.currentTimeMillis();
for(int i = 0; i < 500000; i++) {
Math.random();
// Thread.yield();
}
long time_end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("用时：" + (time_end - time_start));
}
}
图1-11 线程正常耗时.jpg
图1-11 线程让步耗时.jpg
从以上两图可以看出，线程的让步操作比不让步耗时长。
-总结
本篇主要介绍线程API的基础功能，比较常用的线程创建,线程安全,停止线程。只有掌握这些基础才能更好的服务后面线程知识。
