Java--多线程--Thread类+Runnable接口

1.多进程与多线程

1.1多进程：

一个进程是一个包含自身地址的程序，每个独立执行的程序都称为进程，也就是正在执行的程序，系统可以分配给每个进程一段有限的使用CPU的时间（CPU时间片），CPU在这个时间段中执行某个进程，然后下一个时间片又会跳至另一个进程中去执行；由于CPU转换很快，所以使得每个进程好像是在同时执行一样。

1.2多线程：

Java语言提供了并发机制，程序中可以执行多个线程，每个线程完成一个功能，并于其他线程并发执行，这种机制被称为多线程。

一个线程则是进程中的执行流程，一个进程中可以同时包括多个线程，每个线程可以得到一下段程序的执行时间，这样一个进程就可以具有多个并发执行的线程。

2.实现线程的2种方式

2.1 继承Thread类

继承java.lang.Thread类，从这个类中实例化的对象代表线程，启动一个新线程需要建立一个Thread实例。构造方法：

2.1.1 public Thread()

创建一个新的线程对象。

2.1.2 public Thread(String threadName)

创建一个名为threadName的线程对象。

public class ThreadTest extends Thread{

//

}

2.1.3 run()方法：

完成线程真正功能的代码凡在类的run()方法中，当一个类继承Thread类后，就可以重写覆盖run()方法；

run()方法必须使用一下语法：

public void run(){

//

}

2.1.4 start()方法：

调用Thread类中的strat()方法启动执行线程，start()方法会调用run()方法。

public static void main(String[] args){

new ThreadTest().start();

}

主方法main()线程的启动是由Java虚拟机负责的，我们只需要负责自动自己定义的线程即可。

package threadwork;

public class CountThread extends Thread {        //指定继承Thread类
    private int count = 10;

    public void run() {          //重写run()方法
        while (true) {
            System.out.print(count + " ");
            if (--count == 0) {     //count自减
                return;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        CountThread ct = new CountThread();     //实例化线程对象
        ct.start();         //启动线程
    }
}

输出：
        10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

2.2 实现Runable接口

Thread 是类，而Runnable是接口；Thread本身是实现了Runnable接口的类。我们知道“一个类只能有一个父类，但是却能实现多个接口”，因此Runnable具有更好的扩展性；如果我们定义的类相想要继承其他类（非Thread类），并且还要当前定义的类实现多线程，可以通过Runnable接口来实现。

此外，Runnable还可以用于“资源的共享”。即，多个线程都是基于某一个Runnable对象建立的，它们会共享Runnable对象上的资源。

实际上，Thread类就是实现了Runnable接口，Thread类中的run()方法也是对Runnable接口中的run()方法的实现。

2.2.1 语法：

public class MyDemo extends Object implents Runable{

//

}

2.2.2 继承Thread类实现多线程

package threadwork;

class Ticket extends Thread {
    public void run() {
        for (int ticket = 10; ticket > 0; ticket--) {
            System.out.println(this.getName() + " 买票：ticket" + ticket);
        }
    }
}

public class TicketThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket tt_1 = new Ticket();
        Ticket tt_2 = new Ticket();
        Ticket tt_3 = new Ticket();
        tt_1.start();
        tt_2.start();
        tt_3.start();
    }
}

输出：
        Thread-0 买票：ticket10
        Thread-2 买票：ticket10
        Thread-1 买票：ticket10
        Thread-2 买票：ticket9
        Thread-2 买票：ticket8
        Thread-2 买票：ticket7
        Thread-2 买票：ticket6
        Thread-0 买票：ticket9
        Thread-0 买票：ticket8
        Thread-2 买票：ticket5
        Thread-2 买票：ticket4
        Thread-1 买票：ticket9
        Thread-2 买票：ticket3
        Thread-0 买票：ticket7
        Thread-2 买票：ticket2
        Thread-1 买票：ticket8
        Thread-1 买票：ticket7
        Thread-1 买票：ticket6
        Thread-2 买票：ticket1
        Thread-0 买票：ticket6
        Thread-0 买票：ticket5
        Thread-1 买票：ticket5
        Thread-1 买票：ticket4
        Thread-0 买票：ticket4
        Thread-0 买票：ticket3
        Thread-1 买票：ticket3
        Thread-0 买票：ticket2
        Thread-1 买票：ticket2
        Thread-1 买票：ticket1
        Thread-0 买票：ticket1

2.2.3 实现Runnale接口的多线程

使用Runnable接口启动新的线程步骤如下：

a.定义的类实现Runnable接口；

b.定义的类中实现run()方法；

c.实例化建立Runnable对象(自定义类的对象)；

d.使用参数为Runnable对象的构造方法创建Thread实例；

e.调用start()方法启动线程；

package threadwork;

class TicketR implements Runnable {
    public void run() {
        for (int ticket = 0; ticket <= 10; ticket++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 买票：ticket" + ticket);
        }
    }
}

public class TicketRunable {
    public static void main(String[] args) {
        TicketR ticket_R = new TicketR();
        Thread t1 = new Thread(ticket_R);
        Thread t2 = new Thread(ticket_R);
        Thread t3 = new Thread(ticket_R);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

输出：
        Thread-1 买票：ticket0
        Thread-1 买票：ticket1
        Thread-1 买票：ticket2
        Thread-1 买票：ticket3
        Thread-1 买票：ticket4
        Thread-1 买票：ticket5
        Thread-1 买票：ticket6
        Thread-1 买票：ticket7
        Thread-0 买票：ticket0
        Thread-0 买票：ticket1
        Thread-0 买票：ticket2
        Thread-2 买票：ticket0
        Thread-0 买票：ticket3
        Thread-0 买票：ticket4
        Thread-0 买票：ticket5
        Thread-1 买票：ticket8
        Thread-1 买票：ticket9
        Thread-1 买票：ticket10
        Thread-0 买票：ticket6
        Thread-2 买票：ticket1
        Thread-2 买票：ticket2
        Thread-2 买票：ticket3
        Thread-2 买票：ticket4
        Thread-2 买票：ticket5
        Thread-0 买票：ticket7
        Thread-2 买票：ticket6
        Thread-2 买票：ticket7
        Thread-2 买票：ticket8
        Thread-2 买票：ticket9
        Thread-2 买票：ticket10
        Thread-0 买票：ticket8
        Thread-0 买票：ticket9
        Thread-0 买票：ticket10

3.线程的生命周期

虽然多线程看起来像同时执行，但事实上单个CPU在同一时间点上只有一个线程在被执行，只是线程之间切换较快，才有同时执行的假象。

3.1 线程具有7种声明周期：

1.出生状态、2.就绪状态、3.运行状态、4.等待状态、5.休眠状态、6.阻塞状态、7.死亡状态。

当线程的run()方法执行完毕时，线程会进入死亡状态。

3.2 使线程处于就绪状态的方法：

3.2.1调用sleep()方法：

当线程调用Thread类中的sleep()方法时，则会进入休眠状态；

3.2.2 调用wait()方法：

当处于运行状态下的线程调用Thread类中的wait()方法时，该线程就会进入等待状态。

3.2.3 等待输入/输出完成；

当运行中线程在运行状态下发出I/O请求，该线程会进入阻塞状态，I/O结束时线程会进入就绪状态，对于阻塞的线程来说，既是系统资源空闲，线程依然不能回到运行状态。

3.3 使线程从就绪状态-->运行状态的方法：

3.3.1 线程调用notify()方法：

进入等待状态的线程必须调用Thread类中的notify()方法才能被唤醒；

3.3.2 线程调用notifyAll()方法：

将所有处于等待状态下的线程唤醒；

3.3.3 线程调用interrupt()方法：

3.3.4 线程的休眠时间结束；

3.3.5 输入/输出结束；

4.操作线程的方法

4.1 线程的休眠：sleep()方法

sleep()方法参数为毫秒为单位的时间，同时在run()方法中循环被使用。

try{

Thread.sleep(2000); //线程休眠等待2秒

}catch(InterruptException e){

e.printStackTrace();

}

上述代码使线程在2S之内不会进入就绪状态；虽然使用了sleep()方法的线程在一段时间内会醒来，但是并不能保证醒来后它就会进入运行状态，只能保证它进入就绪状态。

4.2 线程的加入：join()方法

当一个线程使用join()方法加入另外一个线程时，另外一个线程会等待这个加入的线程执行完毕后再继续执行；

通常用于在main()主线程内，等待其它子线程完成再接着执行main()主线程；

4.3 线程的中断：布尔型标记控制

以前会使用stop()方法来停止线程，但是JDK不推荐使用此方法，提倡在run()方法中使用无限循环的形式，然后使用一个布尔型标记控制循环的停止。

public class InterruptedTest implements Runnable{

private boolean isContine = false; //设置一个标记变量，默认设置为false

public void run(){ //重写run()方法

while(true){

//dosomething

if (isContinue){ //当isContinue变为true时，停止线程

break;

                                                }

                                }

                        }



public void setContinue(){

this.isContinue = true; //定义设置变量isContinue的方法

        }

}

4.4 线程的礼让：yield()方法

Thread类中提供了礼让方法yield(),给当前正在运行状态的线程一个提醒，告知它可以将资源礼让给其他线程，但这仅仅是提醒，没有任何机制保证当前线程会礼让资源；

5.线程的优先级

每个线程都具有各自的优先级，操作系统会根据线程的优先级来决定首先使哪个线程进入运行状态。

5.1 Thread类中成员变量代表了常用优先级：

5.1.1 Thread.MIN_PRIORITY(常数1)

5.1.2 Thread.MAX_PRIORITY(常数10)

5.1.3 Thread.NORM_PRIORITY(常数5)

在默认情况下，优先级都是Thread.NORM_PRIORITY,且每个新产生的线程都会继承父线程的优先级。

5.2 调整线程优先级：setPriority()方法

setPriority()方法的参数为1~10的数值，数值越大，代表优先级越高;

先设置优先级，再start()启动;

package threadwork;

class TicketR implements Runnable {
    public void run() {
        for (int ticket = 0; ticket <= 2; ticket++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 买票：ticket" + ticket);
        }
    }
}

public class TicketRunable {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TicketR ticket_R = new TicketR();
        Thread t0 = new Thread(ticket_R);
        Thread t1 = new Thread(ticket_R);
        Thread t2 = new Thread(ticket_R);
        t0.setPriority(1);     //先设置优先级，再start()启动
        t0.start();
        t0.join();      //主线程等待t1线程执行完毕

        t1.setPriority(4);
        t1.start();
        t1.join();      //主线程等待t2线程执行完毕

        t2.setPriority(10);
        t2.start();
        t2.join();      //主线程等待t3线程执行完毕
        System.out.println("主线程执行结束");
    }
}

6.线程的同步

Java提供线程同步机制来防止资源访问的冲突。

6.1 线程安全

问题示例：

package threadwork;

import com.sun.xml.internal.ws.api.ha.StickyFeature;

public class ThreadSafeTest implements Runnable {
    private int tikets = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (tikets > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                tikets--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 抢票后剩余票：" + tikets + " 张");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadSafeTest tst = new ThreadSafeTest();
        Thread t0 = new Thread(tst);
        Thread t1 = new Thread(tst);
        Thread t2 = new Thread(tst);
        t0.start();
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

输出：
        Thread-2 抢票后剩余票：8 张
        Thread-0 抢票后剩余票：8 张
        Thread-1 抢票后剩余票：8 张
        Thread-1 抢票后剩余票：6 张
        Thread-0 抢票后剩余票：6 张
        Thread-2 抢票后剩余票：5 张
        Thread-1 抢票后剩余票：2 张
        Thread-0 抢票后剩余票：2 张
        Thread-2 抢票后剩余票：2 张
        Thread-1 抢票后剩余票：1 张
        Thread-0 抢票后剩余票：0 张
        Thread-2 抢票后剩余票：-1 张
        Thread-1 抢票后剩余票：-2 张

6.2 线程同步机制：synchronized关键字

给共享资源上一道锁，给定时间只允许一个线程访问共享资源。

6.2.1 同步块

语法：

synchronized(Object){

//

}

通常将共享资源的操作放在synchronized定义的区域内，这样当其他线程也想获取到这个锁时，必须等到锁被释放时才能进入到这个区域。

package threadwork;

public class ThreadSafeTest implements Runnable {
    private int tikets = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized ("") {
                if (tikets > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    tikets--;
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 抢票后剩余票：" + tikets + " 张");
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadSafeTest tst = new ThreadSafeTest();
        Thread t0 = new Thread(tst);
        Thread t1 = new Thread(tst);
        Thread t2 = new Thread(tst);
        t0.start();
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

输出：
        Thread-0 抢票后剩余票：9 张
        Thread-0 抢票后剩余票：8 张
        Thread-0 抢票后剩余票：7 张
        Thread-0 抢票后剩余票：6 张
        Thread-0 抢票后剩余票：5 张
        Thread-0 抢票后剩余票：4 张
        Thread-0 抢票后剩余票：3 张
        Thread-0 抢票后剩余票：2 张
        Thread-0 抢票后剩余票：1 张
        Thread-0 抢票后剩余票：0 张

6.2.2 同步方法

语法：

synchronized void funName(){

//

}

package threadwork;

public class ThreadSafeTest implements Runnable {
    private int tikets = 10;

    @Override
    public synchronized void run() {
        while (true) {
            if (tikets > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                tikets--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 抢票后剩余票：" + tikets + " 张");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadSafeTest tst = new ThreadSafeTest();
        Thread t0 = new Thread(tst);
        Thread t1 = new Thread(tst);
        Thread t2 = new Thread(tst);
        t0.start();
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

输出：
        Thread-0 抢票后剩余票：9 张
        Thread-0 抢票后剩余票：8 张
        Thread-0 抢票后剩余票：7 张
        Thread-0 抢票后剩余票：6 张
        Thread-0 抢票后剩余票：5 张
        Thread-0 抢票后剩余票：4 张
        Thread-0 抢票后剩余票：3 张
        Thread-0 抢票后剩余票：2 张
        Thread-0 抢票后剩余票：1 张
        Thread-0 抢票后剩余票：0 张