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Java多线程编程要点

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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

  1. import java.util.concurrent.Callable;   
  2. import java.util.concurrent.ExecutorService;   
  3. import java.util.concurrent.Executors;   
  4. import java.util.concurrent.Future;   
  5.   
  6. /** *//**  
  7.  * Callable 和 Future接口  
  8.  * 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。  
  9.  * Callable和Runnable有几点不同:  
  10.  * (1)Callable规定的方法是call(),而Runnable规定的方法是run().  
  11.  * (2)Callable的任务执行后可返回值,而Runnable的任务是不能返回值的。  
  12.  * (3)call()方法可抛出异常,而run()方法是不能抛出异常的。  
  13.  * (4)运行Callable任务可拿到一个Future对象,  
  14.  * 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。  
  15.  * 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。  
  16.  */  
  17. public class CallableAndFuture {   
  18.   
  19.     /** *//**  
  20.      * 自定义一个任务类,实现Callable接口  
  21.      */  
  22.     public static class MyCallableClass implements Callable{   
  23.         // 标志位   
  24.         private int flag = 0;   
  25.         public MyCallableClass(int flag){   
  26.             this.flag = flag;   
  27.         }   
  28.         public String call() throws Exception{   
  29.             if (this.flag == 0){   
  30.                 // 如果flag的值为0,则立即返回   
  31.                 return "flag = 0";   
  32.             }    
  33.             if (this.flag == 1){   
  34.                 // 如果flag的值为1,做一个无限循环   
  35.                 try {   
  36.                     while (true) {   
  37.                         System.out.println("looping.");   
  38.                         Thread.sleep(2000);   
  39.                     }   
  40.                 } catch (InterruptedException e) {   
  41.                     System.out.println("Interrupted");   
  42.                 }   
  43.                 return "false";   
  44.             } else {   
  45.                 // falg不为0或者1,则抛出异常   
  46.                 throw new Exception("Bad flag value!");   
  47.             }   
  48.         }   
  49.     }   
  50.        
  51.     public static void main(String[] args) {   
  52.         // 定义3个Callable类型的任务   
  53.         MyCallableClass task1 = new MyCallableClass(0);   
  54.         MyCallableClass task2 = new MyCallableClass(1);   
  55.         MyCallableClass task3 = new MyCallableClass(2);   
  56.            
  57.         // 创建一个执行任务的服务   
  58.         ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3);   
  59.         try {   
  60.             // 提交并执行任务,任务启动时返回了一个 Future对象,   
  61.             // 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   
  62.             Future future1 = es.submit(task1);   
  63.             // 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   
  64.             System.out.println("task1: " + future1.get());   
  65.                
  66.             Future future2 = es.submit(task2);   
  67.             // 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   
  68.             Thread.sleep(5000);   
  69.             System.out.println("task2 cancel: " + future2.cancel(true));   
  70.                
  71.             // 获取第三个任务的输出,因为执行第三个任务会引起异常   
  72.             // 所以下面的语句将引起异常的抛出   
  73.             Future future3 = es.submit(task3);   
  74.             System.out.println("task3: " + future3.get());   
  75.         } catch (Exception e){   
  76.             System.out.println(e.toString());   
  77.         }   
  78.         // 停止任务执行服务   
  79.         es.shutdownNow();   
  80.     }   
  81. }  
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