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文章目录
- 1. Java中多线程编程
- 1.1 操作系统线程与Java线程
- 1.2 简单使用多线程
- 1.2.1 初步创建新线程代码
- 1.2.2 理解每个线程是一个独立的执行流
- 2. 初始Thread类
- 2.1 Thread类的常见构造方法
- 2.2 Thread类的常见属性方法
- 3. Thread类的基本用法
- 3.1 创建线程
- 3.1.1 使用继承Thread,重写run的方式
- 3.1.2 使用实现Runnable,重写run的方式
- 3.1.3 继承Thread,使用匿名内部类的方式
- 3.1.4 实现Runnable类,使用匿名内部类
- 3.1.5 lambda表达式(最推荐使用,最简单最直观写法)
- 3.2 线程启动 —— start()
- 3.3 线程休眠 —— sleep()
- 3.4 获取当前线程引用 ——currentThread()
- 3.4 线程中断 —— interrupt()
- 3.4.1 给线程设置一个标志位
- (1) 设置一个标志位isQuit
- (2) 注意isQuit的位置
- (3) isQuit不能为局部变量的原因
- 3.4.2 调用interrupt()方法来通知
- (1) interrupt方法的作用
- (2) sleep为什么要清空标志位
- 3.5 线程等待 —— join()
- 3.5.1 join无参数
- 3.5.2 join有参数
1. Java中多线程编程
1.1 操作系统线程与Java线程
【操作系统线程】线程是操作系统中的概念,操作系统内核实现线程这样的机制,并对用户层提供一些 API 供用户使用(例如 Linux的pthread库)
【Java线程】Java 标准库中提供了一个类Thread能够表示一个线程,可以认为是对操作系统提供的 API 进行了进一步的抽象和封装,即关于线程的操作是依赖操作系统提供的API
1.2 简单使用多线程
1.2.1 初步创建新线程代码
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("hello world~");
}
}
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
MyThread t = new MyThread();
t.start();
}
}
打印结果如下~
简单了解这个例子的执行过程,在上述代码中涉及到两个线程分别是:
1)main方法所对应的线程,也可以成为主线程(一个进程里至少得有一个线程)
2)通过t.start()创建的新线程
即主线程中调用t.start()创建一个新的线程,这个新线程调用t.run(),当run()执行结束后这个新线程也会随之销毁,同时main线程也执行结束了(因为t.start()是main线程中最后一个语句)
1.2.2 理解每个线程是一个独立的执行流
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
while(true) {
System.out.println("hello t!");
}
}
}
public class ThreadDemo1 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new MyThread();
t.start();
while(true) {
System.out.println("hello main!");
}
}
}
打印的结果如下:两个语句交替打印!main线程和新线程是同时在进行的,打印几个hello t!再打印几个hello main!..,尽管两个线程同时进行(通过快速调度,能够交替运行),两个线程在同一控制台打印,同一控制条必须顺序输出,所以打印会有先后,(如果是单线程,只会打印其中一个,而看不到另一个)
【注意】
交替打印一直执行,因为代码没有创建其它线程,两个死循环在同一线程,快速调度执行,所以会一直循环下去~
接下来,我们进一步了解Thread类~一起来看看吧!
2. 初始Thread类
2.1 Thread类的常见构造方法
(1)Thread()
创建线程对象
Thread t1 = new Thread();
(2) Thread(Runnable target)
使用Runnable对象创建线程对象
Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
(3) Thread(String name)
创建线程对象,并命名
Thread t3 = new Thread("我的线程");
(4) Thread(Runnable target, String name)
使用Runnable对象创建线程对象,并命名
Thread t4 = new Thread(new MyRunnable(),"我的线程");
可以通过jconsole工具,查看出java进程里面的线程详情线程名字在这里显示
(5)Thread(ThreadGroup group, Runnable target)
线程可以被用来分组管理,分好的组即为线程组(仅作了解)
2.2 Thread类的常见属性方法
(1)ID --> getID()
ID 是线程的唯一标识,每个线程的ID都是独一无二的
public class ThreadDemo5 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread( () -> {
System.out.println("hello t");
});
t.start();
//获取ID属性
System.out.println(t.getId());
System.out.println("hello main!");
}
}
打印结果如下:
(2)名称 --> getName()
名称是各种调试工具用到的
public class ThreadDemo5 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread( () -> {
System.out.println("hello t");
});
t.start();
//获取线程的名字
System.out.println(t.getName());
System.out.println("hello main!");
}
}
打印结果如下:
(3)状态 --> getState()
每个线程都有自己的状态,优先级,上下文,记账信息等(在进程与线程这期内容讲到进程的这些属性,都是线程的,只不过之前谈到的进程是属于只有一个线程的进程),状态表示线程当前所处的一个情况,下期内容会进一步说明~敬请期待!
public class ThreadDemo5 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread( () -> {
System.out.println("hello t");
});
t.start();
//获取线程的状态
System.out.println(t.getState());
System.out.println("hello main!");
}
}
打印结果如下:
(4)优先级 --> getPriority()
优先级对于系统来说只是给出"建议",理论上优先级越高,更容易被调度到~
public class ThreadDemo5 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread( () -> {
System.out.println("hello t");
});
t.start();
//获取ID属性
System.out.println(t.getPriority());
System.out.println("hello main!");
}
}
打印结果如下:
(5)是否为后台线程 --> isDaemon()
如果是true表示为后台线程,false表示是前台线程
【后台线程】后台线程不阻止java进程结束,哪怕后台线程还没执行完,java进程该结束就结束
【前台线程】创建的线程默认是前台线程,可以通过setDaemon()设置成后台线程,JVM会在一个进程的所有非后台线程结束后,才会结束运行
public class ThreadDemo5 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread( () -> {
System.out.println("hello t");
});
t.start();
//判断线程t是否为后台线程
System.out.println(t.isDaemon());
System.out.println("hello main!");
}
}
打印结果如下:
(6)是否存活 --> isAlive()
判断当前的线程是否处于活动状态,描述的是操作系统里的那个线程是否存活,线程处于正在运行或准备开始运行的状态,就认为线程是"存活"的状态
1)该线程还没调用start方法,并未创建,此时调用该线程isAlive是false
2)线程的入口方法执行完毕,此时系统中对应的线程就没了,此时调用该线程isAlive就是false
下面通过一个例子深入理解isAlive()方法判断线程是否存活的标准
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("run=" + this.isAlive());
}
}
public class ThreadDemo1{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t = new MyThread();
System.out.println("开始=" + t.isAlive());
t.start();
System.out.println("结束="+t.isAlive());
}
}
打印结果如下:
【注意】
此处结束返回值不确定!!!
System.out.println("结束="+t.isAlive()); //该值是不确定的!!!
在上述代码结束输出true是因为t线程还未执行完毕,即输出true,如果将代码为如下形式:
public class ThreadDemo1{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t = new MyThread();
System.out.println("开始=" + t.isAlive());
t.start();
Thread.sleep(1000); //延迟1s
System.out.println("结束="+t.isAlive());
}
}
此时结束的返回值为false,因为t对象已经在1秒内执行完毕
(7)是否被中断 --> isInterrupted()
判断该线程是否被中断,被中断返回true,未被中断返回false(在本期内容结尾处,介绍interrupted方法,此处不作过多解释)
public class ThreadDemo5 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread( () -> {
System.out.println("hello t");
});
//线程是否中断
t.start();
System.out.println(t.isInterrupted());
System.out.println("hello main!");
}
}
打印结果如下:
3. Thread类的基本用法
3.1 创建线程
创建线程的五种方法如下:
3.1.1 使用继承Thread,重写run的方式
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
while(true) {
System.out.println("hello t!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public class ThreadDemo1 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new MyThread();
t.start();
while(true) {
System.out.println("hello main!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
3.1.2 使用实现Runnable,重写run的方式
class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
while(true){
System.out.println("hello t!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public class ThreadDemo2 {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread t = new Thread(myRunnable);
t.start();
while(true){
System.out.println("hello main!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
3.1.3 继承Thread,使用匿名内部类的方式
public class ThreadDemo3 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread() {
@Override
public void run() {
while(true){
System.out.println("hello t!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
};
t.start();
while(true){
System.out.println("hello main!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
3.1.4 实现Runnable类,使用匿名内部类
public class ThreadDemo4 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while(true) {
System.out.println("hello t!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
t.start();
while(true) {
System.out.println("hello main!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
3.1.5 lambda表达式(最推荐使用,最简单最直观写法)
public class ThreadDemo5 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread( () -> {
while(true) {
System.out.println("hello t!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
t.start();
while(true) {
System.out.println("hello main!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
【解释说明】
(1)第一种写法使用Thread的run方法描述线程入口
(2)第二种写法使用Runnable interface来描述线程入口,使用Runnable 描述一个具体的任务
(3)第一种写法和第二种写法没有本质区别
(4)匿名内部类,匿名则是没有名字,内部类是定义在类里面的类,放到哪里就是针对哪个类创建的匿名内部类
3.2 线程启动 —— start()
调用start()方法,才是启动线程了,线程才真正独立去执行了
【run方法】
run()叫做入口方法,是特殊的方法,重写了父类的方法,这个run方法就会被java自动执行到,即能被自动调用到,而随便写一个方法只是一个普通方法, 没有特殊含义,需要手动去调用
【start方法】
start()调用操作系统的API,创建新的线程,新的线程调用run方法,即通过调用Thread类的start方法来启动一个线程
【区别】
(1)当一个程序调用start方法,将会创建一个新的线程去自动执行run方法中的代码,但如果未使用start方法而是直接调用run方法则是直接在当前线程中执行run方法代码而不会创建新线程
(2)当一个线程启动后,不能再调用start方法,否则会报异常IllegalThreadStateException异常
【总结】
run()是一个入口方法,start()会去创建一个新线程去自动行run()的代码,只有通过调用线程类的start方法才能真正达到多线程的目的
3.3 线程休眠 —— sleep()
public static void sleep(long millis) throws InterruptedException
【含义】sleep方法是Thread的静态方法,参数单位是ms(回顾一下静态方法,即类方法,直接可以通过类调用,无需创建对象),因为线程的调度是不可控的,这个方法只能保证实际休眠时间是大于等于参数设置的休眠时间的
【作用】使当前线程休眠,进入阻塞状态,即暂停执行,如果线程在睡眠状态被中断,将会抛出InterruptedException中断异常,中断/打断即sleep睡眠过程中,还没到点就被提前唤醒了
【例子】以上面例子,加上sleep方法,如下:
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
while(true) {
System.out.println("hello t!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public class ThreadDemo1 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new MyThread();
t.start();
while(true) {
System.out.println("hello main!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
打印结果如下:
通过结果可以看到,交替打印不是像上一个例子那么快,因为加了sleep将会暂停执行1000ms,同时可以看到,此处的交替不是严格的交替,每1000毫秒(即1秒)过后是先打印main还是先打印t是不确定的,原因是多线程在CPU上调度执行的顺序是不确定的,即是随机的,尽管线程有优先级,但对于系统只是“建议”,并不一定采取
【注意】在哪个线程里面调用sleep()方法就休眠哪个线程
3.4 获取当前线程引用 ——currentThread()
public static Thread currentThread();
public class ThreadDemo5 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = Thread.currentThread()
;
System.out.println(t.getName());
}
}
打印结果如下:即获取了当前线程的实例,打印该线程的名字,由于并未新创建线程,当前线程为main线程,即获取到main线程实例
3.4 线程中断 —— interrupt()
当小丁同学去上学进入学习状态,他就会按照学校规定,按时上课,放学了才能回家,但在生活中,可能会出现,家里有一个急事的情况,必须让小丁同学回家,我可以直接给老师打电话,或者直接去学校找小丁,这就涉及该如何通知小丁回家停止当前学习的问题~接下来会介绍两种常见的方式
中断这里就是字面意思,让一个线程停止下来,线程终止,本质上来说,让一个线程终止的办法就一种,即让该线程的入口run方法执行完毕!!(让入口run方法执行完毕可以有,直接return,抛出异常等等)
目前常见的有以下两种方式:
1.给线程设定一个结束标志位,通过共享的标记来进行沟通
2.调用interrupt()方法来通知
3.4.1 给线程设置一个标志位
(1) 设置一个标志位isQuit
基于上述思路,可以手动给线程设置一个标志位isQuit
首先创建线程t,该线程的代码是死循环,导致t的入口方法永远无法结束,线程也不会结束,一直在执行如下:
public class ThreadDemo6 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread(()-> {
while(true) {
System.out.println("hello t~");
}
});
t.start();
}
}
但是!可以通过控制循环条件,设置变量isQuit像手动开关一样控制线程的结束,当!isQuit为true时执行循环内的逻辑,否则跳出循环,执行完毕,结束线程
public class ThreadDemo6 {
public static boolean isQuit = false;
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread(()-> {
while(!isQuit) {
System.out.println("hello t~");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("t线程终止!");
});
t.start();
//在主线程中修改isQuit
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
isQuit = true;
}
}
打印结果如下::
该代码执行过程为打印3次"hello t~“,!isQuit 被修改为false,t 线程中的循环终止,打印” t线程终止!"这个语句后, t 线程结束,此时main线程代码也执行完毕,main线程结束,因此整个进程也随之结束
(2) 注意isQuit的位置
为什么这里将isQuit设置为成员变量,编写在main方法外,而不写在main方法里,作为局部变量呢?
下面进行演示,将isQuit设置为局部变量,发现代码报错
-------------------------------------------------------- 在此特别说明 --------------------------------------------------------
(3) isQuit不能为局部变量的原因
错误理解:
有些同学可能认为,出现该错误是因为isQuit这个使用变量超出它的作用域,但事实并非如此!线程t是可以正常拿到main线程中的变量,同一进程的线程和线程之间共用内存地址空间,比如同一进程,创建线程1、2、3,线程1创建出来的变量在线程2、3中同样也能访问到,内存地址共用,即变量也共用
正确原因:
变量捕获,lambda表达式是可以访问它外面的局部变量,但这里涉及到变量捕获这一语法规则,Java语法要求变量捕获,捕获到的变量必须是final或实际final,final指的是被final修饰的变量,实际final指的是,虽然一个变量没有用final关键字修饰,但是代码中并没有尝试过修改它,即该变量没有做出过修改,在上述代码中,在最后一行作出修改isQuit为true的操作,违背变量捕获的语法要求,因此变量捕获失败,程序编译报错
解决方式:
即按照最开始的代码,将isQuit设置为成员变量,在main中访问成员变量不受变量捕获规则的限制,即不会存在上述问题
3.4.2 调用interrupt()方法来通知
要知道我们自己手动创建变量控制循环是比较麻烦的~Thread类内置了一个标志位isInterrupted(),更方便实现上述效果,isInterrupted()可以理解是t对象自带的一个结束标志位,通过 t.interrupt() 方法将t内部的标志位给设置为 true,代码如下:
public class ThreadDemo7 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread(()->{
//currentThread 是获取到当前线程实例
//此处currentThread得到对象就是t
//isInterrupted 就是t对象自带的一个标志位
while(!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
System.out.println("hello t!");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
break;
}
}
});
t.start();
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//把t内部标志位给设置为true
t.interrupt();
}
}
打印结果如下:
但事实上,运行结果并不是我们想要的线程中断效果,通过上述打印结果可以看到,3秒时间到,调用 t.interrupt() 方法的时候,线程t并没有真正终止,而是打印异常信息之后又继续执行!该异常信息由while循环中catch捕获并打印
为什么会出现这样的情况呢??这就需要我们了解interrupt方法的两个作用!它会将sleep提前唤醒!这正是上述代码异常的原因
(1) interrupt方法的作用
(1) 设置标志位为true
(2) 如果该线程正在阻塞中,比如正在执行的sleep、wait、join等,此时就会把该阻塞状态唤醒,通过抛出异常的方式让其立即结束
【解释说明】
在上述情况中,如果sleep被提前唤醒的时候,sleep会自动把isInterrupted标志位给清空(true变为false),这就导致下次再判断循环条件,循环条件还成立,循环仍然可以继续执行,而interrupt()执行时,如果t线程正在sleep,interrupt()在将标志位设置为true后,会直接将sleep强行唤醒。sleep的时间已经占据了整个循环体的绝大部分!!!非常非常多部分,因此当interrupt()执行时,几乎一定会遇到正在sleep的情况,sleep第一次执行,清空标志位,并抛出异常,这次设置的中断就翻篇,sleep第二次执行,没有这个中断的标志位了,而如果设置interrupt的时候恰好sleep唤醒,这时候是非常巧的!!概率极其低,此时执行到下一轮的循环条件就直接结束了
打个比方,这就好比你今天打算7点起来,但是你的妈妈五点来你的房间喊醒你,还把你房间的灯打开了,你一看手机发现才凌晨五点,又把灯关了,继续睡觉了~
主线程只调用一次interrupt(),即主线程并非是循环反复设置t内部的标志位,而是只执行一次,因此抛出1次异常后,就不会再次抛出异常
如果需要结束循环,需要怎么做呢?
【解决方案】在catch{}中,加一个break!
(2) sleep为什么要清空标志位
【目的】让线程自身能够对于线程何时结束有一个更明确的控制
当前interrupt方法的效果不是让线程立即结束,而是告诉它,你该结束了,它是否真的要结束,立即结束还是过一会结束,都是由代码灵活控制的!
interrupt方法只是通知,而不是"命令"!!!
比如我在学习,我的妈妈让我去超市买点菜
(1)直接无视她的要求,继续学习(不去)
(2)立即放下学习,赶紧起身去买菜(立马去)
(3)我说,等我学完这一节课我再去(等会去)
为什么Java这里不强制设置为命令结束操作,即一调用interrupt不是通知,而是命令,就立即结束了
【原因】
这种设定非常不友好,线程t何时结束,一定是线程t自己最清楚,交给t自身来决定比较好!
3.5 线程等待 —— join()
线程之间是并发执行的,即操作系统对于线程的调度是无序的,无法判定两个线程谁先执行结束,谁后执行结束!
public class ThreadDemo1{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t = new Thread(()-> {
System.out.println("hello t");
});
t.start();
System.out.println("hello main");
}
}
本次运行该代码打印结果如下:
先输出hello main还是hello t???这是无法确定的!这个代码实际执行的时候,大部分情况下都是先出hello main,比如上述打印结果,因为线程创建也有开销,但是不排除特定情况下,主线程hello main没有立即执行到的~
要知道程序猿不喜欢不确定的~有时候就需要明确规定线程的结束顺序,可以使用线程等待来实现!
等待线程就是控制两个线程结束的顺序,接下来join方法闪亮登场!
3.5.1 join无参数
public class ThreadDemo1{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t = new Thread(()-> {
System.out.println("hello t");
});
t.start();
t.join();
System.out.println("hello main");
}
}
打印结果如下:
在t.join执行的时候,如果t线程还没有结束,main线程就会阻塞等待!
如果是t1线程中,调用t2.join就是让t1线程等待t2线程结束,t1线程阻塞,其它线程正常调度!
在哪个线程调用该线程的join方法,就是让哪个线程等待该线程结束
【t.join作用】
(1)main线程调用t.join的时候,如果t还在运行此时main线程阻塞,直到t线程结束,即t的run方法执行完毕,main才从阻塞中解除,才继续执行
(2)main线程调用t.join的时候,如果t已经结束了,此时join不会阻塞,就会立即执行下去
总之,t.join都能保证t线程是先结束的那个,明确控制线程结束的执行顺序!
3.5.2 join有参数
但是如果t线程里面有死循环,那main线程就要一直等待下去吗???
这里就介绍join的另一个版本,带参数的join,可以填一个参数作为"超时时间",即等待的最大时间~
join的无参版本,效果是"死等",必须等到该线程结束
join的有参版本,效果是指定最大时间,如果等待时间到了上限,还没等到,就不等了(在生活中也是如此~所以这是很常见的设定)
public class ThreadDemo1{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t = new Thread(()-> {
while (true) {
System.out.println("hello t");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
t.start();
t.join(3000);
System.out.println("hello main");
}
}
打印结果如下:
因为t线程中代码是死循环,将会一直打印hello t,使用带参数的join方法,则超过3秒后(这里举例子,实际最大等待时间可能更长),main线程执行,打印hello main,只打印一次,接着将一直循环打印hello t~这就是带参数的join方法!
本期内容就到这里结束啦~全是干货,疯狂进行知识输入!!!嘿嘿,一起加油努力吧
💛💛💛本期内容回顾💛💛💛
✨✨✨本期内容就到这里结束啦!继续努力吧~