多线程1（Thread，Runnable，线程创建，线程池）

一、多线程

1.1      Thread类

该如何创建线程呢？通过API中搜索，查到Thread类。通过阅读Thread类中的描述。Thread是程序中的执行线程。Java 虚拟机允许应用程序并发地运行多个执行线程。

  构造方法

常用方法

继续阅读，发现创建新执行线程有两种方法。

  • 一种方法是将类声明为 Thread 的子类。该子类应重写 Thread 类的 run 方法。创建对象，开启线程。run方法相当于其他线程的main方法。
  • 另一种方法是声明一个实现 Runnable 接口的类。该类然后实现 run 方法。然后创建Runnable的子类对象，传入到某个线程的构造方法中，开启线程。

1.2      创建线程方式一继承Thread类

创建线程的步骤：

1 定义一个类继承Thread。

2 重写run方法。

3 创建子类对象，就是创建线程对象。

4 调用start方法，开启线程并让线程执行，同时还会告诉jvm去调用run方法。

测试类：

 1 /*
 2  * 创建和启动一个线程
 3  *   创建Thread子类对象
 4  *   子类对象调用方法start()
 5  *      让线程程序执行,JVM调用线程中的run
 6  */
 7 public class ThreadDemo {
 8     public static void main(String[] args) {
 9         SubThread st = new SubThread();
10         SubThread st1 = new SubThread();
11         st.start();
12         st1.start();
13         for(int i = 0; i < 50;i++){
14             System.out.println("main..."+i);
15         }
16     }
17 }

自定义线程类，继承thread

 1 /*
 2  *  定义子类,继承Thread 
 3  *  重写方法run 
 4  */
 5 public class SubThread  extends Thread{
 6     public void run(){
 7         for(int i = 0; i < 50;i++){
 8             System.out.println("run..."+i);
 9         }
10     }
11 }

思考：线程对象调用 run方法和调用start方法区别？

线程对象调用run方法不开启线程。仅是对象调用方法。线程对象调用start开启线程，并让jvm调用run方法在开启的线程中执行。

1.2.1      继承Thread类原理

我们为什么要继承Thread类，并调用其的start方法才能开启线程呢？

继承Thread类：因为Thread类用来描述线程，具备线程应该有功能。那为什么不直接创建Thread类的对象呢？如下代码：

Thread t1 = new Thread();

t1.start();//这样做没有错，但是该start调用的是Thread类中的run方法，而这个run方法没有做什么事情，更重要的是这个run方法中并没有定义我们需要让线程执行的代码。

创建线程的目的是什么？

是为了建立程序单独的执行路径，让多部分代码实现同时执行。也就是说线程创建并执行需要给定线程要执行的任务。

对于之前所讲的主线程，它的任务定义在main函数中。自定义线程需要执行的任务都定义在run方法中。

Thread类run方法中的任务并不是我们所需要的，只有重写这个run方法。既然Thread类已经定义了线程任务的编写位置（run方法），那么只要在编写位置（run方法）中定义任务代码即可。所以进行了重写run方法动作。

1.2.2     获取线程名称

开启的线程都会有自己的独立运行栈内存，按照面向对象的特点，对象的属性和功能，只需对象就可以了。查阅Thread类的API文档发现有个方法是获取当前正在运行的线程对象。还有个方法是获取当前线程对象的名称。

  • Thread.currentThread()获取当前线程对象
  • Thread.currentThread().getName();获取当前线程对象的名称

1.3     创建线程方式—实现Runnable接口

创建线程的另一种方法是声明实现 Runnable 接口的类。该类然后实现 run 方法。然后创建Runnable的子类对象，传入到某个线程的构造方法中，开启线程。

为何要实现Runnable接口，Runable是啥玩意呢？继续API搜索。

查看Runnable接口说明文档：Runnable接口用来指定每个线程要执行的任务。包含了一个 run 的无参数抽象方法，需要由接口实现类重写该方法。

 

接口中的方法

 

Thread类构造方法

 

创建线程的步骤。

1、定义类实现Runnable接口。

2、覆盖接口中的run方法。。

3、创建Thread类的对象

4、将Runnable接口的子类对象作为参数传递给Thread类的构造函数。

5、调用Thread类的start方法开启线程。

测试类：

 1 /*
 2  *  实现接口方式的线程
 3  *    创建Thread类对象,构造方法中,传递Runnable接口实现类
 4  *    调用Thread类方法start()
 5  */
 6 public class ThreadDemo {
 7     public static void main(String[] args) {
 8         SubRunnable sr = new SubRunnable();
 9         Thread t = new Thread(sr);
10         t.start();
11         for(int i = 0 ; i < 50; i++){
12             System.out.println("main..."+i);
13         }
14     }
15 }

定义Runnable接口的实现类

 1 /*
 2  *  实现线程成功的另一个方式,接口实现
 3  *  实现接口Runnable,重写run方法
 4  */
 5 public class SubRunnable implements Runnable{
 6     //重写run方法
 7     public void run(){
 8         for(int i = 0 ; i < 50; i++){
 9             System.out.println("run..."+i);
10         }
11     }
12 }

1.3.1      实现Runnable的原理

为什么需要定一个类去实现Runnable接口呢？继承Thread类和实现Runnable接口有啥区别呢？

实现Runnable接口，避免了继承Thread类的单继承局限性。覆盖Runnable接口中的run方法，将线程任务代码定义到run方法中。

创建Thread类的对象，只有创建Thread类的对象才可以创建线程。线程任务已被封装到Runnable接口的run方法中，而这个run方法所属于Runnable接口的子类对象，所以将这个子类对象作为参数传递给Thread的构造函数，这样，线程对象创建时就可以明确要运行的线程的任务。

1.3.2      实现Runnable的好处

第二种方式实现Runnable接口避免了单继承的局限性，所以较为常用。实现Runnable接口的方式，更加的符合面向对象，线程分为两部分，一部分线程对象，一部分线程任务。继承Thread类，线程对象和线程任务耦合在一起。一旦创建Thread类的子类对象，既是线程对象，有又有线程任务。实现runnable接口，将线程任务单独分离出来封装成对象，类型就是Runnable接口类型。Runnable接口对线程对象和线程任务进行解耦。 

1.4     线程的匿名内部类使用

使用线程的内匿名内部类方式，可以方便的实现每个线程执行不同的线程任务操作。

方式1：创建线程对象时，直接重写Thread类中的run方法

new Thread() {
            public void run() {
                for (int x = 0; x < 40; x++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                            + "...X...." + x);
                }
            }
        }.start();

方式2：使用匿名内部类的方式实现Runnable接口，重新Runnable接口中的run方法

Runnable r = new Runnable() {
            public void run() {
                for (int x = 0; x < 40; x++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                            + "...Y...." + x);
                }
            }
        };
        new Thread(r).start();

第二章 线程池

2.1      线程池概念

线程池，其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，无需反复创建线程而消耗过多资源。

我们详细的解释一下为什么要使用线程池？

在java中，如果每个请求到达就创建一个新线程，开销是相当大的。在实际使用中，创建和销毁线程花费的时间和消耗的系统资源都相当大，甚至可能要比在处理实际的用户请求的时间和资源要多的多。除了创建和销毁线程的开销之外，活动的线程也需要消耗系统资源。如果在一个jvm里创建太多的线程，可能会使系统由于过度消耗内存或“切换过度”而导致系统资源不足。为了防止资源不足，需要采取一些办法来限制任何给定时刻处理的请求数目，尽可能减少创建和销毁线程的次数，特别是一些资源耗费比较大的线程的创建和销毁，尽量利用已有对象来进行服务。

线程池主要用来解决线程生命周期开销问题和资源不足问题。通过对多个任务重复使用线程，线程创建的开销就被分摊到了多个任务上了，而且由于在请求到达时线程已经存在，所以消除了线程创建所带来的延迟。这样，就可以立即为请求服务，使用应用程序响应更快。另外，通过适当的调整线程中的线程数目可以防止出现资源不足的情况。

2.2      使用线程池方式--Runnable接口

通常，线程池都是通过线程池工厂创建，再调用线程池中的方法获取线程，再通过线程去执行任务方法。       

  • Executors：线程池创建工厂类

　　　　　　public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：返回线程池对象

  • ExecutorService：线程池类

　　　　　　Future<?> submit(Runnable task)：获取线程池中的某一个线程对象，并执行

  • Future接口：用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。线程池创建与使用

 

  • 使用线程池中线程对象的步骤：
  1. 创建线程池对象
  2. 创建Runnable接口子类对象
  3. 提交Runnable接口子类对象
  4. 关闭线程池

测试类

 1 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 2 import java.util.concurrent.Executors;
 3 
 4 /*
 5  *  JDK1.5新特性,实现线程池程序
 6  *  使用工厂类 Executors中的静态方法创建线程对象,指定线程的个数
 7  *   static ExecutorService newFixedThreadPool(int 个数) 返回线程池对象
 8  *   返回的是ExecutorService接口的实现类 (线程池对象)
 9  *   
10  *   接口实现类对象,调用方法submit (Ruunable r) 提交线程执行任务
11  *          
12  */
13 public class ThreadPoolDemo {
14     public static void main(String[] args) {
15         //调用工厂类的静态方法,创建线程池对象
16         //返回线程池对象,是返回的接口
17         ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
18         //调用接口实现类对象es中的方法submit提交线程任务
19         //将Runnable接口实现类对象,传递
20         es.submit(new ThreadPoolRunnable());
21         es.submit(new ThreadPoolRunnable());
22         es.submit(new ThreadPoolRunnable());
23     
24     }
25 }

Runnable的实现类

1 public class ThreadPoolRunnable implements Runnable {
2     public void run(){
3         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程提交任务");
4     }
5 }

2.3      使用线程池方式—Callable接口

  • Callable接口：与Runnable接口功能相似，用来指定线程的任务。其中的call()方法，用来返回线程任务执行完毕后的结果，call方法可抛出异常。
  • ExecutorService：线程池类

　　　　<T> Future<T> submit(Callable<T> task)：获取线程池中的某一个线程对象，并执行线程中的call()方法

  • Future接口：用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。线程池创建与使用
  • 使用线程池中线程对象的步骤：
  1. 创建线程池对象
  2. 创建Callable接口子类对象
  3. 提交Callable接口子类对象
  4. 关闭线程池

测试类

 1 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 2 import java.util.concurrent.Executors;
 3 import java.util.concurrent.Future;
 4 
 5 /*
 6  *  实现线程程序的第三个方式,实现Callable接口方式
 7  *  实现步骤
 8  *    工厂类 Executors静态方法newFixedThreadPool方法,创建线程池对象
 9  *    线程池对象ExecutorService接口实现类,调用方法submit提交线程任务
10  *    submit(Callable c)
11  */
12 public class ThreadPoolDemo1 {
13     public static void main(String[] args)throws Exception {
14         ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
15         //提交线程任务的方法submit方法返回 Future接口的实现类
16         Future<String> f = es.submit(new ThreadPoolCallable());
17         String s = f.get();
18         System.out.println(s);
19     }
20 }

实现Callable接口

 1 /*
 2  * Callable 接口的实现类,作为线程提交任务出现
 3  * 使用方法返回值
 4  */
 5 
 6 import java.util.concurrent.Callable;
 7 
 8 public class ThreadPoolCallable implements Callable<String>{
 9     public String call(){
10         return "abc";
11     }
12 }

总结

创建线程的方式

方式1，继承Thread线程类

步骤

  1. 自定义类继承Thread类
  2. 在自定义类中重写Thread类的run方法
  3. 创建自定义类对象(线程对象)
  4. 调用start方法，启动线程，通过JVM，调用线程中的run方法

方式2，实现Runnable接口

步骤

  1. 创建线程任务类 实现Runnable接口
  2. 在线程任务类中 重写接口中的run方法
  3. 创建线程任务类对象
  4. 创建线程对象，把线程任务类对象作为Thread类构造方法的参数使用
  5. 调用start方法，启动线程，通过JVM，调用线程任务类中的run方法
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