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多线程的实现

fdy-study-consist 2019-12-01 20:35 原文

多线程是多任务的一种特别的形式，但多线程使用了更小的资源开销。

这里定义和线程相关的另一个术语 - 进程：一个进程包括由操作系统分配的内存空间，包含一个或多个线程。一个线程不能独立的存在，它必须是进程的一部分。一个进程一直运行，直到所有的非守护线程都结束运行后才能结束。

多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的。

一个线程的生命周期

 

 

 

  • 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。

创建一个线程

Java 提供了三种创建线程的方法：

  • 通过实现 Runnable 接口；
  • 通过继承 Thread 类本身；
  • 通过 Callable 和 Future 创建线程。
  • 线程池方式

实现Runnable 接口

 // 第一种锁
public class RunnableDemo implements Runnable {
    private Integer ticket = 100;
    public void run() {
        while(true){
            try {
                Thread.sleep(200);// 窗口1,2再此睡眠
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (this){// 静态代码块中不要有try-catch
                if (ticket <= 0){
                    break;
                }
                String name = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(name+"正在卖出第"+(100-ticket+1)+"张票. 还剩下"+(--ticket)+"张");
            }
        }
    }
}
public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        RunnableDemo runnableDemo = new RunnableDemo();
        new Thread(runnableDemo,"窗口1").start();
        new Thread(runnableDemo,"窗口2").start();
    }
}
// 第二种锁
public class RunnableDemo2 implements Runnable {
    private static Integer ticket = 100;
    public void run() {
        // method(); 普通的公共方法
        methodStatic();// 静态的方法
    }

    public synchronized void methodStatic() {
        while(true){
            if (ticket <= 0){
                break;
            }
            try {
                Thread.sleep(200);// 窗口1,2再此睡眠
                String name = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(name+"正在卖出第"+(100-ticket+1)+"张票. 还剩下"+(--ticket)+"张");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public synchronized void method() {
        while(true){
            if (ticket <= 0){
                break;
            }
            try {
                Thread.sleep(200);// 窗口1,2再此睡眠
                String name = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(name+"正在卖出第"+(100-ticket+1)+"张票. 还剩下"+(--ticket)+"张");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            }
    }
}
public class ThreadTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        RunnableDemo2 runnableDemo2 = new RunnableDemo2();
        new Thread(runnableDemo2,"窗口1").start();
        new Thread(runnableDemo2,"窗口2").start();
    }
}
// 第三种锁
public class RunnableDemo3 implements Runnable {
    private Integer ticket = 100;
    Lock lock = new ReentrantLock();
    public void run() {
        while(true){
            try {
                Thread.sleep(50);// 窗口1,2再此睡眠
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            lock.lock(); // 打开锁
                if (ticket <= 0){
                    lock.unlock();// 关闭锁
                    break;
                }
            try {
                    Thread.sleep(100);
                String name = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(name+"正在卖出第"+(100-ticket+1)+"张票. 还剩下"+(--ticket)+"张");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                    lock.unlock();
            }

        }

    }
}
public class ThreadTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        RunnableDemo3 runnableDemo3 = new RunnableDemo3();
        new Thread(runnableDemo3,"窗口1").start();
        new Thread(runnableDemo3,"窗口2").start();
    }
}

继承thread类

public class ThreadDemo  extends Thread{
    @Override
    public void run() {// 重写父类的run方法
        for (int i=1;i<=10;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i);
        }
    }
}

/**
 * @Description: 继承thread类
 */
public class MyThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadDemo t1 = new ThreadDemo();
        t1.setName("线程1");// 设置线程名称
        t1.start(); // 开启线程

        ThreadDemo t2 = new ThreadDemo();
        t2.setName("线程2");// 设置线程名称
        t2.start(); // 开启线程
    }
}

 

实现Callable ,运用FutureTask

// 创建Callable接口的实现类, 并实现call方法
public class CallableDemo<Integer> implements Callable<Object> {
    // 重写call方法
    public Object call() throws Exception {
        for (int i=1;i<=10;i++){
            System.out.println(i);
        }
        return Thread.currentThread().getName()+"线程执行完毕";
    }
}

public class CallableTest {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CallableDemo<Integer> integerCallableDemo = new CallableDemo<Integer>();
        // 使用FuturaTask类包装Callable对象
        FutureTask<Object> objectFutureTask = new FutureTask<Object>(integerCallableDemo);
        // 创建Thread对象.参数为FutureTask对象
        Thread t = new Thread(objectFutureTask, "线程一");
        // 开启线程
        t.start();
        // 获取线程执行完毕后的结果
        System.out.println(objectFutureTask.get());
    }
}

线程池

// Executors类: 提供了一系列工厂方法用于创建线程池,返回的线程池都实现了ExecutorService接口
//  newFixedThreadPool创建固定数量的线程池
//  newSingleThreadExecutor创建一个单线程池化的Executor
//  ExecutorService提供了submit方法,传递一个Callable 或Runnable,将线程放入线程池,并执行
public class ThreadTest4 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3);
        // 将线程放到池子中.并执行
        Future<?> submit = pool.submit(new RunnableDemo());
        pool.submit(new RunnableDemo());
        pool.submit(new RunnableDemo()); // 创建第三个线程池到池子中
        // 如果池子设置了最大线程为2,就只可加入2个线程
        // 关闭线程池
        pool.shutdown();
    }
}

创建线程池的正确姿势
避免使用Executors创建线程池，主要是避免使用其中的默认实现，那么我们可以自己直接调用ThreadPoolExecutor的构造函数来自己创建线程池。在创建的同时，给BlockQueue指定容量就可以了。
private static ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(10, 10, 60L, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue(10));

ThreadPoolExecutor机制 

一、概述 
1、ThreadPoolExecutor作为java.util.concurrent包对外提供基础实现，以内部线程池的形式对外提供管理任务执行，线程调度，线程池管理等等服务； 
2、Executors方法提供的线程服务，都是通过参数设置来实现不同的线程池机制。 
3、先来了解其线程池管理的机制，有助于正确使用，避免错误使用导致严重故障。同时可以根据自己的需求实现自己的线程池 

二、核心构造方法讲解 
下面是ThreadPoolExecutor最核心的构造方法 

构造方法参数讲解 
 
参数名 作用
corePoolSize 核心线程池大小
maximumPoolSize 最大线程池大小
keepAliveTime 线程池中超过corePoolSize数目的空闲线程最大存活时间；可以allowCoreThreadTimeOut(true)使得核心线程有效时间
TimeUnit keepAliveTime时间单位
workQueue 阻塞任务队列
threadFactory 新建线程工厂
RejectedExecutionHandler 当提交任务数超过maxmumPoolSize+workQueue之和时，任务会交给RejectedExecutionHandler来处理

 

详见: https://www.cnblogs.com/zedosu/p/6665306.html

这种情况下，一旦提交的线程数超过当前可用线程数时，就会抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException，这是因为当前线程池使用的队列是有边界队列，队列已经满了便无法继续处理新的请求。但是异常（Exception）总比发生错误（Error）要好。

关于线程池创建的问题详见: https://blog.csdn.net/hollis_chuang/article/details/83743723

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