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多线程的创建方式以及及Thread类详解

article 2024/11/13 22:03:46

一.线程的创建方法：（重点）

一：继承Thread类

写法一：正常写法

写法二：匿名内部类

二.实现Runnable接口

写法一：正常写法

写法二：匿名内部类

三. 实现 Callable 接口

编辑

四.通过线程池创建线程

二.Thread类及常⻅⽅法

1.Thread的常⻅构造⽅法

2.Thread的⼏个常⻅属性

3.Thread常见方法（重点）

run()方法和start()方法（区别）

join()方法

中断线程

sleep()方法

一.线程的创建方法：（重点）

一：继承Thread类

写法一：正常写法

定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务

创建Thread子类的实例，即创建了线程对象

调用线程对象的start()方法来启动该线程

public class MyThread  extends  Thread{
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("这里是子线程");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread1 = new MyThread();
        thread1.start();
        while (true) {
            System.out.println("这里是主线程");
        }
    }
}

写法二：匿名内部类

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    System.out.println("这里是thread线程");
                }
            }
        };
        thread.start();
        while (true) {
            System.out.println("这里是main线程");
        }
    }

二.实现Runnable接口

写法一：正常写法

创建一个实现了Runnable接口的类，并实现接口中的run()方法，定义线程的执行逻辑。
在主线程中创建Runnable实例，并将其作为参数传递给Thread类的构造方法。
调用Thread对象的start()方法启动线程。

public class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("thread!");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable runnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(runnable);
        thread.start();
        while (true) {
            System.out.println("main!");
        }
    }
}

写法二：匿名内部类

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    System.out.println("thread!");
                }
            }
        });
        thread.start();
        while (true) {
            System.out.println("main!");
        }
    }

三. 实现 Callable 接口

前两种方式都存在一个问题：重写的run方法均不能直接返回结果，不适合需要返回线程执行结果的场景。而通过实现Callable接口则可以做到这一点。

得到任务对象定义类实现Callable接口，重写call方法，封装要做的事情，用FutureTask把Callable对象封装成线程任务对象
把线程任务对象交给Thread处理
调用Thread的start方法启动线程，执行任务
线程执行完毕后、通过FutureTask的get方法去获取任务执行的结果

public class MyCallable implements Callable<String> {
    @Override
    public String call() throws Exception {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            System.out.println("thread:" + i);
        }
        return "call!";
    }
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        MyCallable myCallable = new MyCallable();
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(myCallable);
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            System.out.println("main:"+i);
        }
        System.out.println(futureTask.get());
    }
}

四.通过线程池创建线程

后序再详讲

二.Thread类及常⻅⽅法

1.Thread的常⻅构造⽅法

Thread t1 = new Thread();
Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
Thread t3 = new Thread("这是我的名字");
Thread t4 = new Thread(new MyRunnable(), "这是我的名字");

2.Thread的⼏个常⻅属性

ID是线程的唯⼀标识，不同线程不会重复
名称是各种调试⼯具⽤到
状态表⽰线程当前所处的⼀个情况，下⾯我们会进⼀步说明
优先级⾼的线程理论上来说更容易被调度到
关于后台线程，需要记住⼀点：JVM会在⼀个进程的所有⾮后台线程结束后，才会结束运⾏。
是否存活，即简单的理解，为run⽅法是否运⾏结束了
线程的中断问题，下⾯我们进⼀步说明

3.Thread常见方法（重点）

run()方法和start()方法（区别）

start()方法是Thread类中的一个方法，用于启动一个新的线程。当调用start()方法时，系统会创建一个新的线程，并在新的线程中执行run()方法的内容。start()方法会在新的线程中执行一些准备工作，然后调用run()方法。
run()方法是实现了Runnable接口的类中的一个方法。在启动一个线程后，系统会自动调用该线程对象的run()方法。run()方法中包含了线程的主体代码，即线程要执行的任务。

2.start()方法

public class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("这里是thread");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread = new MyThread() ;
        thread.start();
        while (true) {
            System.out.println("这里是main线程");
        }
    }
}

此时为俩个线程并发处理

1.run()方法

 

public class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("这里是thread");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread = new MyThread() ;
        thread.run();
        while (true) {
            System.out.println("这里是main线程");
        }
    }
}

此时只实现了run方法并没有并发处理

总结：

start() 方法 用于启动一个新线程，它会触发线程的创建和调度，最终由操作系统负责执行 run() 方法。
run() 方法 是线程的实际执行任务，是线程执行的代码部分。如果直接调用 run() 方法，它会在当前线程中执行，并不会启动新的线程。

join()方法

在多个线程中，他们的执行顺序属于系统调动的，是无序的（抢占式执行）

而我们希望一个稳定的顺序，如何执行？

join() 方法的使用场景：

场景 1：确保多个线程按顺序执行

有时，你可能希望在主线程中启动多个子线程，并确保在继续执行后续任务之前，所有子线程已经完成。例如，在处理多个任务并且它们之间有依赖关系时，必须等待所有线程完成。

场景 2：等待线程完成后汇总结果

在多线程并发计算时，主线程可能需要等待多个线程完成任务，才能进行汇总或处理结果。join() 方法可以帮助你等待所有线程执行完成后再进行下一步操作。

场景 3：避免主线程提前退出

如果没有使用 join()，主线程可能会在子线程完成之前就退出，导致子线程未执行完成。使用 join() 可以保证主线程在所有子线程完成之前不会退出。

案例：

class MyThread extends Thread {
    private String name;

    public MyThread(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void run() {
        System.out.println(name + " 正在执行...");
        try {
            Thread.sleep(1000); // 模拟任务执行
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(name + " 执行完毕!");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread thread1 = new MyThread("线程1");
        MyThread thread2 = new MyThread("线程2");
        MyThread thread3 = new MyThread("线程3");

        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();

        // 主线程等待所有子线程执行完毕
        thread1.join();
        thread2.join();
        thread3.join();

        System.out.println("所有线程都已执行完毕，主线程继续执行...");
    }
}

在这个例子中，主线程通过调用 thread1.join()，thread2.join() 和 thread3.join() 来等待所有子线程执行完毕。
主线程会阻塞，直到 thread1、thread2 和 thread3 执行完成。
当所有线程执行完毕后，主线程输出 "所有线程都已执行完毕，主线程继续执行..."。

总结：

确保线程顺序：有时我们希望线程按照特定的顺序执行。使用 join() 可以让主线程等待子线程执行完毕，这样就能保证主线程在子线程之后才继续执行。

避免主线程提前退出：在多线程应用中，如果主线程没有等待子线程完成就退出，可能导致子线程未完成时程序就结束了，特别是在没有使用 join() 时，主线程可能比子线程先结束。

汇总线程结果：如果多个线程在并行执行，主线程可能需要等待它们执行完毕后再进行结果汇总。join() 方法能够确保线程完成后，主线程能够获取到所有线程的执行结果。

避免线程竞态条件：通过确保线程按顺序执行，join() 可以避免一些可能的竞态条件和线程同步问题。

中断线程

在 Java 多线程编程中，中断线程是一种用于请求线程停止执行的机制。线程的中断并不意味着直接停止线程的执行，而是给线程发送一个中断信号，让线程有机会在合适的地方处理这个信号并终止。线程中断通常用于协调多个线程的生命周期，特别是在需要停止一个线程的执行时，或者是某个线程的操作不再需要时。

线程中断的使用场景：

停止正在执行的线程：当线程正在进行耗时的任务时，如果你需要在某个时刻停止它，可以通过中断来实现。中断信号告诉线程它可以停止工作或清理资源并退出。

应用场景：比如有一个后台线程在执行某些长时间的计算任务或下载操作，如果用户取消了操作，你可以通过中断线程来停止这些任务。

响应外部中断请求：比如在一个多线程的客户端应用中，如果用户要求退出程序或者停止某些操作，可以通过发送中断信号来优雅地停止正在运行的线程。

应用场景：比如在一个多线程的 HTTP 请求处理系统中，如果服务器需要停止处理请求，可以通过中断正在处理请求的线程。

在阻塞操作中响应中断：当线程执行如 sleep()、join()、wait() 等阻塞操作时，可以中断线程来提前终止阻塞操作，从而使线程能够继续执行其他任务。

应用场景：在多线程的网络编程中，可能需要等待其他线程的响应，如果等待超时，则可以通过中断等待线程，防止程序长时间处于等待状态。

取消正在执行的任务：在一些任务执行框架中，可以通过中断来取消正在执行的任务。当任务执行时间过长，或者任务本身不再需要时，可以通过中断来提示线程终止。

应用场景：比如在处理大量数据时，当用户主动取消任务时，可以中断相关的线程。

案例1：使用 Thread.interrupt() 中断线程

public class InterruptExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程
        Thread thread = new Thread(() -> {
            try {
                System.out.println("线程开始执行");
                // 模拟一个长时间的任务
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                        System.out.println("线程被中断，退出循环");
                        return;
                    }
                    Thread.sleep(1000);  // 模拟工作
                    System.out.println("线程正在工作，执行第 " + (i + 1) + " 次");
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("线程在阻塞时被中断：" + e.getMessage());
            }
        });

        thread.start();

        try {
            // 等待一会儿，然后中断线程
            Thread.sleep(3000);
            thread.interrupt();  // 请求中断线程
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

示例 2：线程阻塞时的中断

public class InterruptInSleepExample {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            try {
                System.out.println("线程开始执行，准备休眠");
                Thread.sleep(5000);  // 模拟长时间的阻塞操作
                System.out.println("线程正常执行完毕");
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("线程被中断，异常信息：" + e.getMessage());
            }
        });

        thread.start();

        try {
            // 等待 2 秒钟然后中断线程
            Thread.sleep(2000);
            thread.interrupt();  // 请求中断线程
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

总结

中断线程是通过 Thread.interrupt() 方法发出请求，线程可以通过检查中断状态来响应这个请求。
常见的使用场景包括：停止长时间运行的任务、在阻塞操作中响应外部请求、取消正在进行的操作等。
线程中断是一种“协作式的停止”，即线程需要在合适的地方主动检查中断状态并退出。

sleep()方法

在Java中，sleep() 方法是 Thread 类中的一个静态方法，用于暂停当前执行的线程指定的时间

案例：定时打印信息

public class TimerTaskExample {
    public static void main(String[] args) {
        Long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("第 " + i + " 次执行");
            try {
                // 每次执行后休眠1秒
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        Long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("总共耗时："+(end-start));
    }
}