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JavaSE学习52:细说多线程之Thread类和Runable接口

发布时间:2025/3/21 java 35 豆豆
生活随笔 收集整理的这篇文章主要介绍了 JavaSE学习52:细说多线程之Thread类和Runable接口 小编觉得挺不错的,现在分享给大家,帮大家做个参考.

一线程创建的两种方式比较

      线程创建和启动有两种方式,这里只是列出步骤,不再进行详细解释。

      (1)继承Thread类

[java] view plaincopy print?
  • class MyThread extends Thread{  
  •      public void run(){  
  •          ...  
  •      }  
  • }  
  •   
  • MyThread mt=new MyThread();//创建线程  
  • mt.start();//启动线程  
  •       (2)实现Runnable接口

    [java] view plaincopy print?
  • class MyThread implements Runnable{  
  •      public void run(){  
  •         ...  
  •      }  
  • }  
  •   
  • MyThread mt=new MyThread();  
  • Thread td=new Thread(mt);//创建线程  
  • td.start();//启动线程  
  •       (3)两种方式的比较

          1)Runnable方式可以避免Thread方式由于Java单继承特性带来的缺陷。

          2)Runnable方式的代码可以被多个线程(Thread实例)共享,适合于多个线程处理同一资源的情况。


          二模拟应用场景

          模拟一个火车站买票的场景,某车次还剩下5张火车票,有三个窗口去卖这5张火车票,我们使用三个线程模拟三

    个窗口同时卖这5张火车票,我们看Thread方式和Runnable方式这两种方式模拟出一个什么样的结果。

          (1)使用Thread方式模拟买票

          TicketsThread.java源文件代码:

    [java] view plaincopy print?
  • class MyThread extends Thread{  
  •     //一共有五张火车票  
  •     private int ticketsCount = 5;  
  •     //窗口,也就是线程的名字  
  •     private String name;  
  •   
  •     //构造方法  
  •     public MyThread(String name){  
  •         this.name = name;  
  •     }  
  •   
  •     public void run(){  
  •         while(ticketsCount > 0){  
  •             //如果还有票,就卖掉一张  
  •             ticketsCount--;  
  •             System.out.println(name+"卖了1张票,剩余票数为:"+ticketsCount);  
  •         }  
  •     }  
  • }  
  •   
  • public class TicketsThread{  
  •     public static void main(String[] args){  
  •         //创建三个线程,模拟三个窗口买票  
  •         MyThread mt1 = new MyThread("窗口1");  
  •         MyThread mt2 = new MyThread("窗口2");  
  •         MyThread mt3 = new MyThread("窗口3");  
  •   
  •         //启动三个线程,也就是窗口开始卖票  
  •         mt1.start();  
  •         mt2.start();  
  •         mt3.start();  
  •     }  
  • }  
  •       运行结果:


          得到的结果并不是我们想要的结果。

          在票的数量加static修饰关键字得到的结果是正确的。这里不再进行演示。

          (2)使用Runnable方式模拟买票

          TicketsRunnable.java源文件代码:

    [java] view plaincopy print?
  • class MyThread1 implements Runnable{  
  •     //一共有五张火车票  
  •     private int ticketsCount = 5;  
  •       
  •     public void run(){  
  •         while(ticketsCount > 0){  
  •             //如果还有票,就卖掉一张  
  •             ticketsCount--;  
  •             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖了1张票,剩余票数为:"+ticketsCount);  
  •         }  
  •     }  
  • }  
  •   
  • public class TicketsRunnable{  
  •     public static void main(String[] args){  
  •         MyThread1 mt = new MyThread1();  
  •         //创建三个线程,模拟三个窗口买票  
  •         Thread th1 = new Thread(mt,"窗口1");  
  •         Thread th2 = new Thread(mt,"窗口2");  
  •         Thread th3 = new Thread(mt,"窗口3");  
  •           
  •         //启动三个线程,也就是窗口开始卖票  
  •         th1.start();  
  •         th2.start();  
  •         th3.start();  
  •     }  
  • }  
  •       得到了预期的结果:


           (3)结果分析

           由于线程的执行是随机的,打印的结果也是随机的。

           Thread方式

           三个线程,创建了三个Thread对象,每个线程都有自己的Thread对象,都有自己的ticketsCount变量,它们三个

    线程并不是共享ticketsCount变量,也就是每个线程都可以卖出5张火车票,即三个窗口卖出去15张火车票。

           Runnable方式

           三个线程共用一个Runnable对象,也就是三个线程共用一个ticketsCount变量,即三个窗口一共卖了5张火车票。

           前者不是一个线程三个对象,是三个Thread对象,也是三个线程,这三个线程启动后都会执行5次卖票,实现不

    了共享“5张票”这个资源,所以输出就会有15张票卖出去,显然不符合实际,用Runnable就可以解决这个问题,创建

    的三个线程可以共享"5张票"这个资源。

          ticketsCont变量是实例变量,它的值自然是存在堆中(每个java对象在堆中都会占据一定内存,而实例变量的值就

    是存储在这块内存中,类似于结构体,因此每个对象对应一个ticketsCont的值),ticketsCont跟值传递没有关系啊,如

    果是Runnable方式的话,传递的也只是MyThread对象引用的副本,不管ticketsCont的事,但是因为ticketsCont的值

    在引用和引用副本所指向的堆内存中,所以无论是引用还是引用副本改变了堆内存中ticketsCont的值,都会产生效

    果!

           这个根据你的需要来操作,这样说吧,如果有一个比较大的资源要你下载,那么你用Thread方式那么你就只能一

    个线程去吧这个资源下载完,如果是runable方式的话你就可以 多new几个子线程来出来,通过共享runable对象里面

    的资源来用多个子线程来下载这个资源,这样的话,下载资源的时候 runable方法会使下载的线程多一些几率在cpu里

    面,也会让你下载速度变快继承Thread类是多个线程分别完成自己的任务,实现Runnable接口是多个线程共同完成

    一个任务。

           三线程的生命周期

           线程的生命周期转换示意图:


           线程的生命周期:

           1)创建:新建一个线程对象,如Thread thd=new Thread()。

           2)就绪:创建了线程对象后,调用了线程的start()方法(注意:此时线程只是进入了线程队列,等待获取CPU服

    务,具备了运行的条件,但并不一定已经开始运行了)。

           3)运行:处于就绪状态的线程,一旦获取了CPU资源,便进入到运行状态,开始执行run()方法里面的逻辑。

           4)阻塞:一个正在执行的线程在某些情况下,由于某种原因而暂时让出了CPU资源,暂停了自己的执行,便进入

    了阻塞状态,如调用了sleep()方法。

          5)终止:线程的run()方法执行完毕,或者线程调用了stop()方法,线程便进入终止状态。

          这里我们可以用一个经典的线问题就是生产者和消费者问题的实例:

    [java] view plaincopy print?
  • import java.util.*;  
  •   
  • public class ProducerConsumer{  
  •     public static void main(String[] args){  
  •         SyncStack ss = new SyncStack();  
  •         Producer p = new Producer(ss);  
  •         Consumer c = new Consumer(ss);  
  •           
  •         new Thread(p).start();  
  •         new Thread(c).start();  
  •     }  
  • }  
  •   
  •   
  • //生产与消费对象  
  • class WoTou{  
  •     int id;   
  •       
  •     //构造方法  
  •     WoTou(int id){  
  •         this.id = id;  
  •     }  
  •       
  •     //重写toString()方法  
  •     public String toString(){  
  •         return "WoTou : " + id;  
  •     }  
  • }  
  •   
  •   
  • //容器类  
  • class SyncStack{  
  •     int index = 0;  
  •     WoTou[] arrWT = new WoTou[4];  
  •       
  •     public synchronized void push(WoTou wt){  
  •         while(index == arrWT.length){  
  •             try{  
  •                 //这里的wait()方法指的是Object类中的方法  
  •                 this.wait();  
  •             }catch(InterruptedException e){  
  •                 e.printStackTrace();  
  •             }  
  •         }  
  •         //这里的notifyAll()方法指的是唤醒所有线程,而notify()方法唤醒一个线程  
  •         this.notifyAll();         
  •         arrWT[index] = wt;  
  •         index ++;  
  •     }  
  •       
  •     public synchronized WoTou pop(){  
  •         while(index == 0){  
  •             try{  
  •                 //这里的wait()方法指的是Object类中的方法  
  •                 this.wait();  
  •             }catch(InterruptedException e){  
  •                 e.printStackTrace();  
  •             }  
  •         }  
  •         //这里的notifyAll()方法指的是唤醒所有线程,而notify()方法唤醒一个线程  
  •         this.notifyAll();  
  •         index--;  
  •         return arrWT[index];  
  •     }  
  • }  
  •   
  •   
  • //生产者  
  • class Producer implements Runnable{  
  •     SyncStack ss = null;  
  •       
  •     Producer(SyncStack ss){  
  •         this.ss = ss;  
  •     }  
  •       
  •     public void run(){  
  •         for(int i=0; i<20; i++){  
  •             WoTou wt = new WoTou(i);  
  •             ss.push(wt);  
  •             System.out.println("生产了:" + wt);  
  •             try{  
  •                 Thread.sleep((int)(Math.random() * 200));  
  •             }catch(InterruptedException e){  
  •                 e.printStackTrace();  
  •             }             
  •         }  
  •     }  
  • }  
  •   
  •   
  • //消费者  
  • class Consumer implements Runnable{  
  •     SyncStack ss = null;  
  •       
  •     Consumer(SyncStack ss){  
  •         this.ss = ss;  
  •     }  
  •       
  •     public void run(){  
  •         for(int i=0; i<20; i++){  
  •             WoTou wt = ss.pop();  
  •             System.out.println("消费了: " + wt);  
  •             try{  
  •                 Thread.sleep((int)(Math.random() * 1000));  
  •             }catch(InterruptedException e){  
  •                 e.printStackTrace();  
  •             }             
  •         }  
  •     }  
  • }  
  •       运行结果:


          关于一些问题的解析:

          执行线程sleep()方法是依然占着cpu的,操作系统认为该当前线程正在运行,不会让出系统资源。

          执行wait()方法是让线程到等待池等待,让出一系列的系统资源,其他线程可以根据调度占用cpu线程的资源有不

    少,但应该包含CPU资源和锁资源这两类。

          sleep(long mills):让出CPU资源,但是不会释放锁资源。

          wait():让出CPU资源和锁资源。

          锁是用来线程同步的,sleep(long mills)虽然让出了CPU,但是不会让出锁,其他线程可以利用CPU时间片了,但

    如果其他线程要获取sleep(long mills)拥有的锁才能执行,则会因为无法获取锁而不能执行,继续等待。但是那些没有

    和sleep(long mills)竞争锁的线程,一旦得到CPU时间片即可运行了

           四守护线程

           (1)守护线程理论知识

           Java线程分为两类:

           1)用户线程:运行在前台,执行具体的任务。程序的主线程、连接网络的子线程等都是用户线程。

           2)守护线程:运行在后台,为其他前台线程服务。守护线程的特点是一旦所有用户线程都结束运行,守护线程会

    随JVM一起结束工作。守护线程的应用:数据库连接池中的检测线程和JVM虚拟机启动后的检测线程等等。最常见的

    守护线程:垃圾回收线程

           设置守护线程:

           可以通过调用Thread类的setDaemon(true)方法来设置当前的线程为守护线程。

           使用守护线程的注意事项:

           1)setDaemon(true)必须在start()方法之前调用,否则会抛出IllegalThreadStateException异常。

           2)在守护线程中产生的新线程也是守护线程。

           3)不是所有的任务都可以分配给守护线程来执行,比如读写操作或者计算逻辑。

           (2)守护线程代码示例:

    [java] view plaincopy print?
  • import java.io.*;  
  • import java.util.*;  
  •   
  • class DaemonThread implements Runnable{  
  •     public void run(){  
  •         System.out.println("进入守护线程"+Thread.currentThread().getName());  
  •         try{  
  •             writeToFile();  
  •         }catch(Exception e){  
  •             e.printStackTrace();  
  •         }  
  •         System.out.println("退出守护线程");  
  •     }  
  •       
  •     private void writeToFile() throws Exception{  
  •         File filename = new File("E:\\Java\\JavaSE\\Thread"+File.separator+"daemon.txt");   
  •         OutputStream os = new FileOutputStream(filename,true);  
  •         int count = 0;  
  •         while(count < 999){  
  •             os.write(("\r\nword"+count).getBytes());  
  •             System.out.println("守护线程"+Thread.currentThread().getName()+"向文件中写入了word"+ count++);  
  •             Thread.sleep(1000);  
  •         }  
  •     }  
  • }  
  •   
  • public class DaemonThreadDemo{  
  •     public static void main(String[] args){  
  •         System.out.println("进入主线程"+Thread.currentThread().getName());  
  •           
  •         DaemonThread daemonThread = new DaemonThread();  
  •         Thread thread =new Thread(daemonThread);  
  •         thread.setDaemon(true);  
  •         thread.start();  
  •           
  •         Scanner sc = new Scanner(System.in);  
  •         sc.next();  
  •           
  •         System.out.println("退出主线程"+Thread.currentThread().getName());  
  •     }  
  • }  
  •        运行结果:



           (3)使用jstack生成线程快照

           作用:生成JVM当前时刻线程的快照(threaddump,即当前进程中所有线程的信息)。

           目的:帮助定位程序问题出现的原因,如长时间停顿、CPU占用率高等。

            jstack命令行工具

           你安装JDK安装目录下的bin文件夹下:

           位置:E:\Java\develop\jdk1.8.0_25\bin


           如何使用jstack

           在cmd中输入:jstack


           我们去任务管理器中找到一个进程的PID:


           生成快照:


           五总结

           (1)怎样解决死锁的问题

           1)尽量避免不必要的synchronized关键字。

           2)可以用其他方法替换synchronized关键字,比如标志不可变量。

           3)保证synchronized代码块简练。

           (2)创建线程的建议

           根据两种创建线程方法的比较,得出的结论是使用实现Runnable接口的方法创建的多线程更好一些,另外,就是

    需要重点注意,程序中的同一个资源指的是同一个Runnable对象。建议多使用Runnable这种方式创建多线程。

           (3)补充:

          1)程序中的同一资源指的是同一个Runnable对象。

          2)安全的卖票程序中需要加入同步(Synchronized)。我们的代码过程中并没有加入,如果需要完善,就必须加入

    同步锁。


    from: http://blog.csdn.net/erlian1992/article/details/51707369

    总结

    以上是生活随笔为你收集整理的JavaSE学习52:细说多线程之Thread类和Runable接口的全部内容,希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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