Java多线程编程要点

 

1、 认识Thread和Runnable

Java中实现多线程有两种途径：继承Thread类或者实现Runnable接口。Runnable是接口，建议用接口的方式生成线程，因为接口可以实现多继承，况且Runnable只有一个run方法，很适合继承。在使用Thread的时候只需继承Thread，并且new一个实例出来，调用 start()方法即可以启动一个线程。

Thread Test = new Thread();

Test.start();

在使用Runnable的时候需要先new一个实现Runnable的实例，之后启动Thread即可。

Test impelements Runnable;

Test t = new Test();

Thread test = new Thread(t);

test.start();

总结：Thread和Runnable是实现java多线程的2种方式，runable是接口，thread是类，建议使用runable实现 java多线程，不管如何，最终都需要通过thread.start()来使线程处于可运行状态。

2、 认识Thread的start和run

1） start：

用start方法来启动线程，真正实现了多线程运行，这时无需等待run方法体代码执行完毕而直接继续执行下面的代码。通过调用Thread类的 start()方法来启动一个线程，这时此线程处于就绪（可运行）状态，并没有运行，一旦得到cpu时间片，就开始执行run()方法，这里方法 run()称为线程体，它包含了要执行的这个线程的内容，Run方法运行结束，此线程随即终止。

2） run：

run()方法只是类的一个普通方法而已，如果直接调用Run方法，程序中依然只有主线程这一个线程，其程序执行路径还是只有一条，还是要顺序执行，还是要等待run方法体执行完毕后才可继续执行下面的代码，这样就没有达到写线程的目的。

总结：调用start方法方可启动线程，而run方法只是thread的一个普通方法调用，还是在主线程里执行。

3、 线程状态说明

线程状态从大的方面来说，可归结为：初始状态、可运行状态、不可运行状态和消亡状态，具体可细分为上图所示7个状态，说明如下：

1） 线程的实现有两种方式，一是继承Thread类，二是实现Runnable接口，但不管怎样，当我们new了thread实例后，线程就进入了初始状态；

2） 当该对象调用了start()方法，就进入可运行状态；

3） 进入可运行状态后，当该对象被操作系统选中，获得CPU时间片就会进入运行状态；

4） 进入运行状态后case就比较多，大致有如下情形：

﹒run()方法或main()方法结束后，线程就进入终止状态；

﹒当线程调用了自身的sleep()方法或其他线程的join()方法，就会进入阻塞状态(该状态既停止当前线程，但并不释放所占有的资源)。当 sleep()结束或join()结束后，该线程进入可运行状态，继续等待OS分配时间片；

﹒当线程刚进入可运行状态(注意，还没运行)，发现将要调用的资源被锁牢(synchroniza,lock)，将会立即进入锁池状态，等待获取锁标记(这时的锁池里也许已经有了其他线程在等待获取锁标记，这时它们处于队列状态，既先到先得)，一旦线程获得锁标记后，就转入可运行状态，等待OS分配 CPU时间片；

﹒当线程调用wait()方法后会进入等待队列(进入这个状态会释放所占有的所有资源，与阻塞状态不同)，进入这个状态后，是不能自动唤醒的，必须依靠其他线程调用notify()或notifyAll()方法才能被唤醒(由于notify()只是唤醒一个线程，但我们由不能确定具体唤醒的是哪一个线程，也许我们需要唤醒的线程不能够被唤醒，因此在实际使用时，一般都用notifyAll()方法，唤醒有所线程)，线程被唤醒后会进入锁池，等待获取锁标记。

﹒当线程调用stop方法，即可使线程进入消亡状态，但是由于stop方法是不安全的，不鼓励使用，大家可以通过run方法里的条件变通实现线程的 stop。

4、 Timer 和 Timer Task 的使用

Timer 是一种定时器工具，用来在一个后台线程计划执行指定任务，这些任务可以被执行一次，也可以被定期执行。每个 Timer 对象对应一个后台线程，顺序地执行所有计时器任务。如果完成某个计时器任务的时间太长，那么它会“独占”计时器的任务执行线程，从而可能延迟后续任务的执行。对 Timer 对象最后的引用完成并且所有未处理的任务都已执行完成后，计时器的任务执行线程会正常终止（并且成为垃圾回收的对象）。TimerTask是一个抽象类，实现了Runable接口，它的子类代表一个可以被Timer计划的任务。

1） 一个简单的Demo，让大家对Timer、TimerTask的使用有感性的认识。



2） Timer和TimerTask的常用api函数说明



这里强调Timer类的schedule和scheduleAtFixedRate的区别。schedule和 scheduleAtFixedRate的区别在于，schedule以固定的相对时间间隔执行，如果某一次执行被延时了，往后的执行的执行时间也会相对延时；而scheduleAtFixedRate是以绝对的时间间隔执行，如果某一次执行被延时，它的后一次执行的延时将会缩短（scheduleAtFixedRate会把已经过去的时间也作为周期执行）。schedule注重的是时间间隔的稳定，而 scheduleAtFixedRate注重的是执行频率的稳定。

3） Timer的终止

默认情况下，只要一个程序的timer线程在运行，那么这个程序就会保持运行。当然，你可以通过以下四种方法终止一个timer线程：

a）调用timer的cancle方法。你可以从程序的任何地方调用此方法，甚至在一个timer task的run方法里；

b）让timer线程成为一个daemon线程（可以在创建timer时使用new Timer(true)达到这个目地），这样当程序只有daemon线程的时候，它就会自动终止运行；

c）当timer相关的所有task执行完毕以后，删除所有此timer对象的引用（置成null），这样timer线程也会终止；

d）调用System.exit方法，使整个程序（所有线程）终止。

总结：Timer和TimerTask可以简单理解为Timer定时器在触发TimerTask任务调用，通常用schedule和 scheduleAtFixedRate方法来调用timertask任务，cancle来终止任务调用。Timer简单易用，比较适合提供轻量级的计时器功能，但是对时效性很强的任务调度请用其它方法来实现（正如javadoc所述”Timer does not offer real-time guarantees: it schedules tasks using the Object.wait(long) method”）。

4、 callable 实现多线程

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

/** *//**
 * Callable 和 Future接口
 * Callable是类似于Runnable的接口，实现Callable接口的类和实现Runnable的类都是可被其它线程执行的任务。
 * Callable和Runnable有几点不同：
 * （1）Callable规定的方法是call()，而Runnable规定的方法是run().
 * （2）Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值的。
 * （3）call()方法可抛出异常，而run()方法是不能抛出异常的。
 * （4）运行Callable任务可拿到一个Future对象，
 * Future 表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。
 * 通过Future对象可了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取任务执行的结果。
 */
public class CallableAndFuture {

    /** *//**
     * 自定义一个任务类，实现Callable接口
     */
    public static class MyCallableClass implements Callable{
        // 标志位
        private int flag = 0;
        public MyCallableClass(int flag){
            this.flag = flag;
        }
        public String call() throws Exception{
            if (this.flag == 0){
                // 如果flag的值为0，则立即返回
                return "flag = 0";
            }
            if (this.flag == 1){
                // 如果flag的值为1，做一个无限循环
                try {
                    while (true) {
                        System.out.println("looping.");
                        Thread.sleep(2000);
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("Interrupted");
                }
                return "false";
            } else {
                // falg不为0或者1，则抛出异常
                throw new Exception("Bad flag value!");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 定义3个Callable类型的任务
        MyCallableClass task1 = new MyCallableClass(0);
        MyCallableClass task2 = new MyCallableClass(1);
        MyCallableClass task3 = new MyCallableClass(2);

        // 创建一个执行任务的服务
        ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3);
        try {
            // 提交并执行任务，任务启动时返回了一个 Future对象，
            // 如果想得到任务执行的结果或者是异常可对这个Future对象进行操作
            Future future1 = es.submit(task1);
            // 获得第一个任务的结果，如果调用get方法，当前线程会等待任务执行完毕后才往下执行
            System.out.println("task1: " + future1.get());

            Future future2 = es.submit(task2);
            // 等待5秒后，再停止第二个任务。因为第二个任务进行的是无限循环
            Thread.sleep(5000);
            System.out.println("task2 cancel: " + future2.cancel(true));

            // 获取第三个任务的输出，因为执行第三个任务会引起异常
            // 所以下面的语句将引起异常的抛出
            Future future3 = es.submit(task3);
            System.out.println("task3: " + future3.get());
        } catch (Exception e){
            System.out.println(e.toString());
        }
        // 停止任务执行服务
        es.shutdownNow();
    }
}