java線程的含義與創(chuàng)建

一、并發(fā)編程簡(jiǎn)介

1、基礎(chǔ)概念

• 程序

與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作有關(guān)的計(jì)算機(jī)程序、規(guī)程、規(guī)則，以及可能有的文件、文檔及數(shù)據(jù)。

• 進(jìn)程

進(jìn)程是計(jì)算機(jī)中的程序，關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位，是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在早期面向進(jìn)程設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中，進(jìn)程是程序的基本執(zhí)行實(shí)體；在面向線程設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中，進(jìn)程是線程的容器。程序是指令、數(shù)據(jù)及其組織形式的描述，進(jìn)程是程序的實(shí)體。

• 線程

線程是操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行運(yùn)算調(diào)度的最小單位，包含在進(jìn)程之中，是進(jìn)程中的實(shí)際運(yùn)作單位。一條線程指的是進(jìn)程中一個(gè)單一順序的控制流，一個(gè)進(jìn)程中可以并發(fā)多個(gè)線程，每條線程并行執(zhí)行不同的任務(wù)。

• 順序編程

程序中的所有步驟在任意時(shí)刻只能執(zhí)行一個(gè)步驟。編程中絕大部分場(chǎng)景都是基于順序編程。

• 并發(fā)編程

在一臺(tái)處理器上“同時(shí)”處理多個(gè)任務(wù)，并行處理程序中的復(fù)雜耗時(shí)任務(wù)。并發(fā)是在同一實(shí)體上的多個(gè)事件。多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔發(fā)生。

2、入門案例

public class HelloThread {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello,Thread");
        // 當(dāng)前線程名稱
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        // 線程系統(tǒng)的管理接口
        ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
        long[] threadIds = threadMXBean.getAllThreadIds() ;
        for (long id : threadIds) {
            ThreadInfo threadInfo = threadMXBean.getThreadInfo(id) ;
            System.out.println(threadInfo.getThreadId()+
                    ":"+threadInfo.getThreadName());
        }
    }
}

打印結(jié)果：

5:Monitor Ctrl-Break
4:Signal Dispatcher
3:Finalizer
2:Reference Handler
1:main

由此可知上述一段簡(jiǎn)單的Java程序，不止一條main線程在執(zhí)行。

二、線程創(chuàng)建方式

1、繼承Thread類

Thread類的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)：

class Thread implements Runnable

這里已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了Runnable接口。

public class CreateThread01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 調(diào)用方法
        MyThread1 myThread1 = new MyThread1() ;
        myThread1.start();
    }
}
class MyThread1 extends Thread {
    // 設(shè)置線程名稱
    public MyThread1 (){
        super("CicadaThread");
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

2、實(shí)現(xiàn)Runnable接口

如果創(chuàng)建的線程類已經(jīng)存在父類，則不能再繼承Thread類，在Java中不允許多繼承，這時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)Runnable接口。

public class CreateThread02 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new MyThread2(),"MyThread2") ;
        thread.start();
    }
}
class MyThread2 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" run ...");
    }
}

3、匿名內(nèi)部類

在一個(gè)類里面定義一個(gè)類，稱為內(nèi)部類。內(nèi)部類就相當(dāng)于外部類的一個(gè)成員，可以把內(nèi)部類看成一個(gè)整體。

public class CreateThread03 {
    public static void main(String[] args) {
        //方式1
        new Thread("ThreadName1") {
            public void run() {
                System.out.println("1:"+Thread.currentThread().getName());
            };
        }.start();

        //方式2
        new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                System.out.println("2:"+Thread.currentThread().getName());
            }
        },"ThreadName2"){
            // 這里重寫了run方法
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("3:"+Thread.currentThread().getName());
            }
        }.start();
    }
}

4、返回值線程

顧名思義，該線程線程異步執(zhí)行后，可以返回線程的處理結(jié)果。

public class CreateThread04 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyThread4 myThread4 = new MyThread4();
        FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(myThread4);
        Thread thread = new Thread(task,"TaskThread");
        thread.start();
        // 等待獲取結(jié)果
        // Integer result = task.get();
        // 設(shè)置獲取結(jié)果的等待時(shí)間，超時(shí)拋出：TimeoutException
        Integer result = task.get(3, TimeUnit.SECONDS) ;
        System.out.println("result="+result);
    }
}
class MyThread4 implements Callable<Integer> {
    // 封裝線程執(zhí)行的任務(wù)
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        Thread.sleep(1000);
        return 2+3;
    }
}

5、定時(shí)任務(wù)

Timer是后臺(tái)線程執(zhí)行任務(wù)調(diào)度的工具類，可以根據(jù)規(guī)則配置定期執(zhí)行或者重復(fù)執(zhí)行。

class TimerTask implements Runnable

任務(wù)類：TimerTask結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Runnable接口。

public class CreateThread05 {
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("延遲1s,每隔3s執(zhí)行一次");
            }
        }, 1000, 3000);
    }
}

6、線程池管理

線程池是一種多線程處理形式，處理過(guò)程中將任務(wù)添加到隊(duì)列，然后在創(chuàng)建線程后自動(dòng)啟動(dòng)這些任務(wù)。

public class CreateThread06 {
    public static void main(String[] args) {
        Executor threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
        for(int i = 0 ;i < 5 ; i++) {
            threadPool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                }
            });
        }
    }
}

三、線程狀態(tài)管理

1、狀態(tài)描述

• NEW

初始狀態(tài)：構(gòu)建線程實(shí)例后，調(diào)用start()方法啟動(dòng)前，處于該狀態(tài)。

• RUNNABLE

運(yùn)行狀態(tài)：在Java線程中，就緒和運(yùn)行兩個(gè)狀態(tài)稱作運(yùn)行狀態(tài)，在實(shí)際的執(zhí)行過(guò)程中，這兩個(gè)狀態(tài)是隨時(shí)可能切換的。啟動(dòng)start()方法被調(diào)用，或者sleep()后，join()結(jié)束等，就進(jìn)入RUNNABLE就緒狀態(tài)，開始等待CPU時(shí)間片；線程調(diào)度選中該線程、并分配了CPU時(shí)間片后，該線程盡管處于Runnable狀態(tài)，就是運(yùn)行狀態(tài)(Running)；

• BLOCKED

阻塞狀態(tài)：通常指被鎖機(jī)制阻塞，表示線程正在獲取有鎖控制的資源。

• WAITING

等待狀態(tài)：進(jìn)入該狀態(tài)的線程，等待被其他線程發(fā)出通知或中斷，也稱顯式喚醒。

• TIMED_WAITING

超時(shí)等待狀態(tài)：該狀態(tài)不同于WAITING狀態(tài)，該狀態(tài)的線程可以在指定的時(shí)間后自動(dòng)喚醒；

• TERMINATED

終止?fàn)顟B(tài)：表示當(dāng)前線程任務(wù)執(zhí)行完畢。

2、案例流程分析

public class StateCycle01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 進(jìn)入初始狀態(tài)
        StateThread01 stateThread01 = new StateThread01();
        FutureTask<String> task = new FutureTask<>(stateThread01);
        Thread thread = new Thread(task,"GetValueThread");
        // 運(yùn)行狀態(tài)
        thread.start();
        // 超時(shí)等待結(jié)果
        String result = task.get(3, TimeUnit.SECONDS) ;
        System.out.println("result="+result);

        StateThread02 stateThread02 = new StateThread02() ;
        Thread thread1 = new Thread(stateThread02,"WaitThread");
        thread1.start();
    }
}
class StateThread01 implements Callable<String> {
    @Override
    public String call() throws Exception {
        // 超時(shí)等待
        Thread.sleep(1000);
        return "Hello,Cicada";
    }
}
class StateThread02 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (StateCycle01.class) {
            System.out.println("進(jìn)入線程...");
            try {
                // 等待狀態(tài)，放棄對(duì)象鎖
                StateCycle01.class.wait(2000);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("線程繼續(xù)...");
        }
    }
}

上述流程描述了線程不同狀態(tài)之間的切換，基本流程圖如下。

線程的狀態(tài)描述起來(lái)不算復(fù)雜，但是每個(gè)狀態(tài)間的切換，是非常的復(fù)雜，后續(xù)會(huì)分模塊單個(gè)解釋。

四、優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)

1、優(yōu)點(diǎn)說(shuō)明

最直接作用使程序執(zhí)行的效率大幅度提升;程序異步解耦，在web開發(fā)中，經(jīng)常有后續(xù)的程序要執(zhí)行，有需要快速的用戶界面響應(yīng)；當(dāng)然熟練使用并發(fā)編程，也是一個(gè)優(yōu)秀程序員必備技能 。

2、缺點(diǎn)分析

并發(fā)編程學(xué)習(xí)的曲線非常陡峭，難度較大；多線程之間爭(zhēng)搶資源容易出現(xiàn)問(wèn)題；并不是線程越多，執(zhí)行速度就越快，線程之前切換是耗時(shí)的，需要合理創(chuàng)建和使用鎖機(jī)制；線程創(chuàng)建和之間的通信需要很清晰的邏輯；線程死鎖問(wèn)題更是無(wú)法完全避免的問(wèn)題；所以在一般情況下公司對(duì)線程使用的規(guī)范是十分嚴(yán)格的。