本节目标
学习java多线程编程!
了解java中的Thread类的基本使用!
掌握Thread创建线程对象的5种方法
学习Thread类中的一些常用属性和方法!
Thread类
我们知道操作系统中的线程是并发执行的!
而Thread类是java给我们提供的一个类,通过Thread可以实现java并发编程!Thread类可以视为java标准库提供的API
创建好的Thread实例和操作系统的线程一一对应!!!
Thread是在java.lang包下的类无需导入!!!
了解并发编程
public class Thread_4 { public static void main(String[] args) { //自己创建的线程t1 Thread t1 = new Thread(()->{ while (true){ System.out.println("hello Thread!"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); t1.start();//执行t1 while (true){ //主线程 main线程 一个java进程中自动创建了main线程!!! System.out.println("hello main"); try { Thread.sleep(1000); //睡眠1s 阻塞线程!在这1s不然上cpu }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); } } }
}
``
我们可以看到t1线程和main并发执行!这里的并发包括并发和并行!
我们也不知道cup啥时候让这两个线程并发,啥时候并行!
这些都是操作系统的调度问题!!!
多线程优势
当我们要同时自增两数时,采用多线程编程和单线程编程又有啥区别呢,让我们看看下方代码就知道了!
//自增两数 public class Thread_8 { private static final long count=100_0000_0000L; public static void main(String[] args) throws InterruptedException{ concurrent();//多线程并行执行 serial(); //单线程串行执行 } public static void concurrent() throws InterruptedException { //多线程 long beign = System.nanoTime();//获取当前时间戳毫秒数 Thread t1 = new Thread(()->{ long a = 0; for (int i = 0; i < count; i++) { a++; } }); t1.start(); long b = 0; for (int i = 0; i < count; i++) { b++; } t1.join(); long end = System.nanoTime();//获取结束时间戳 System.out.println("并行:"+(end-beign)); } public static void serial(){ long begin = System.nanoTime(); long a = 0; for (int i = 0; i < count; i++) { a++; } long b = 0; for (int i = 0; i < count; i++) { b++; } long end = System.nanoTime(); System.out.println("串行:"+(end-begin)); } }
我们并不知道何时并发的两个线程是并行还是并发,这都是取决于线程的调度器的调取问题!
并发编程也不一定比串行快,如果自增的两数较小,创建变量的时间占据该线程执行的大部分时间,那么就达不到并发编程的优势!
是否采用多线程编程视情况而定,并非无脑多线程!
一个java进程中自动会创建一个main线程!!!并在操作系统有对应该线程!
我们如何查看线程是否在操作系统中创建成功呢?
我们再jdk中的lib文件夹下打开jconsole.jar文件便可以查看线程!!!
我们打开便可以看到我们创建的java线程以及jvm自带的一些线程!!!
创建Thread实例
方法一
创建Thread子类,重写run方法
class Mythread extends Thread{ @Override public void run() {//描述线程要执行的任务! System.out.println("run"); } } public class Thread_1 { public static void main(String[] args) { Thread t1 = new Mythread(); t1.start(); } }
这里的run只是描述该线程需要执行那些任务!这只是创建了一个类! 线程的执行需要该线程实例执行start方法!执行start方法后操作系统才会创建对应的线程!
方法二
创建一个类实现Runnable接口,重写run方法,再将该类传参到创建Thread对象的构造方法!
class MyRun implements Runnable{ @Override public void run() { //描述任务 System.out.println("实现Runnable接口创建线程!"); } } public class Thread_2 { public static void main(String[] args) { //将实现Runnable接口的对象传入Thread构造方法中! Thread t1 = new Thread(new MyRun()); t1.start();//创建线程 } }
我们来看看Thread类的4个构造方法!
Thread() 无参构造
通过继承Thread类
Thread(Runnable target);
传入Runnable对象
Thread(String name);
给线程命名,便于程序员调试
方法三
Thread匿名内部类 public class Thread_3 { public static void main(String[] args) { Thread t1 = new Thread(){ @Override public void run() { System.out.println("Thread匿名内部类!"); } }; t1.start(); } }
方法四
Runnable接口匿名内部类
public class Thread_5 { public static void main(String[] args) { Thread t1 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("Runnable匿名内部类!"); } }); t1.start(); } }
方法五
lambda表达式
方法四/五的升级版!
public class Thread_6 { public static void main(String[] args) { Thread t1 = new Thread(()->{ System.out.println("lambda表达式!"); }); t1.start(); } }
我们比较推荐使用Runnable接口创建线程实例!
因为实现Runnable接口,可以让线程和线程执行的任务,更好进行解耦!!!
简单说就是Runnable方法创建线程实例, Runnable可以将线程和线程任务分开!
我们实现一个Runnable接口,我们只需要把入线程任务描述出来,不必关系那个线程执行该线程任务!,可能是线程,可能是进程,可能是协程,这些我们都不用关系!!!
Thread下的一些重要方法
start();
决定操作系统中是否真正创建了该线程!
如果没有执行该语句,那线程就不会执行!!!
run();
run只是一个方法,单纯描述了该线程,就是线程内容,并不是真正的run便没有创建好该线程!!!
中断线程
中断线程就是让线程停下来!
我们有两种方法中断线程,对应的关键就是让run方法执行完毕!!!
还有一个特殊的main线程,对于main线程就需要main方法执行完毕,线程才会结束!!!
手动设置标志位
自己创建一个boolean变量, 来控制线程是否要执行结束!
public class Thread_6 { public static void main(String[] args) { boolean isQuit =true; //其他线程控制该标志位! Thread t1 = new Thread(()->{ while (true&&isQuit){ System.out.println("Hello Thread!"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); t1.start(); } }
我们其他的线程可以控制该标志位isQuit就可以中断该进程!!!
使用Thread内置标志位,进行判定
Thread.interrupted(); 静态方法
public class Thread_7 { public static void main(String[] args) { Thread t1 = new Thread(()->{ // while (Thread.currentThread().isInterrupted()){ System.out.println("hello thread!"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); t1.start(); t1.interrupt(); } }
当我们执行上面代码后:
代码打印了异常信息!
因为上方代码线程大部分时间是处于休眠状态阻塞!
而我们的interrupt();方法执行后,有两种情况!
1.该进程处于就绪状态,设置标志位为true
2.该进程处于休眠状态,抛出InterruptedException异常!
所以可以看到当执行完一次run便抛出异常,程序中断!我们在中断之前也把异常信息打印了!
线程等待join();
每个线程的调度顺序是无法确定的!如果我们要顺序执行某些线程就需要用到线程中的join方法
public class Thread_9 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread t1 = new Thread(()->{ while (true){ //死循环 } }); t1.start(); t1.join(); // 让main线程等待t1线程执行完再执行! System.out.println("执行main线程"); } }
显然这个代码,我们无法等待t1线程执行结束!因为该线程是个死循环无法结束!
而这样的线程等待也毫无意义!毕竟一直死等下去,程序中断在此!
join(毫秒数);
我们的线程等待可以设置毫秒数,如果到了时间,那么其他线程也不会等待该线程,不管该线程是否结束!
//main线程等待t1线程10m后再执行 public class Thread_9 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread t1 = new Thread(()->{ while (true){ //死循环 } }); t1.start(); t1.join(10_000); // 让main线程等待t1线程10m再执行! //如果t1线程没有执行结束10m后过时不候! System.out.println("执行main线程"); } }
Thread.currentThread();静态方法 返回当前线程实例!
我们通过该方法可以获取到当前线程的实例,可以知道某一时刻调用了那个线程!
public class Thread_10 { public static void main(String[] args) { Thread t1 = new Thread(){ @Override public void run() { //通过this获取当前实例! System.out.println(this.getName());//获取当前线程名 } }; t1.start(); } }
我们不能通过Runnable接口来获取当前线程实例,实现该接口的类只是描述了一个线程任务,并无法知道那个线程执行该任务!
sleep();
线程休眠,我们知道如果某线程调用了该方法那么该线程就处于阻塞状态!
我们之前说过,线程在操作系统中,用pcb结构体结构来描述属性,然后用双向链表连接!
如果某一线程调用了sleep方法,那么该线程就会在该双向链表中暂时取下,阻塞状态就无法上cpu~
java线程状态描述
我们的java对线程的状态又进行了进一步划分!这些状态在操作系统并没有!java对线程状态进一步划分便于程序员调试bug当一个线程中断了,这些java特有的状态描述,便于我们知道该程序是在什么时期卡死的!
new 安排了工作,还未开始行动!
说明此时java只把线程任务写好,创建好了线程对象,并没有执行start方法,操作系统并没有创建对应的线程!
runnable可工作的,又分为正在工作和即将工作
也就是我们已经执行了start方法,在系统中创建好了对应的线程!一般当线程调用后,如果我们没有进行sleep,或其他阻塞线程操作,那线程多半处于runnable状态,在pcb链表中就绪,随时可以上cpu,或者已经在cpu执行!
terminated工作完成了
//演示上述的3种状态! public class Thread_11 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread t1 = new Thread(){ @Override public void run() { for (int i = 0; i <10; i++) { //t1线程一直处于runnable状态! System.out.println("hello thread!"); } } }; //getState();方法可以获取到线程当前状态! //创建好了线程对象,并没有在操作系统中创建对应的线程 System.out.println("start前:"+t1.getState()); t1.start();//在操作系统中创建好了对应的线程! //runnable状态! System.out.println("start后:"+t1.getState()); //等待t1线程执行结束! t1.join(); //获取到terminated 结束状态! System.out.println("t1结束:"+t1.getState()); } }
表示排队等待其他事情
下面的3个线程状态都是阻塞状态,但是互相又有些区别!
blocked
当前线程在等待锁,导致的阻塞,后面我们会介绍synchronize而导致的阻塞
public class Thread_13 { private static int i=0; public synchronized static void increase(){ for (int j = 0; j <100_0000 ; j++) { i++; } } public static void main(String[] args) { Thread t1 = new Thread(){ @Override public void run() { increase(); } }; Thread t2 = new Thread(){ @Override public void run() { increase(); } }; t1.start(); t2.start(); //线程t1和t2都要执行increase方法!当t1执行时,那么t2就要等待锁! System.out.println("t1:"+t1.getState()); System.out.println("t2:"+t2.getState()); } }
代码调用了sleep就会进入timed_waiting阻塞状态,或者join超时
public class Thread_12 { public static void main(String[] args) { Thread t1 = new Thread(){ @Override public void run() { while (true){//这个线程大部分时间处于阻塞状态! System.out.println("hello thread"); try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }; t1.start(); System.out.println("start:"+t1.getState()); System.out.println("sleep:"+t1.getState()); } }
我们再画一个图便于大家理解上述的各种状态!
