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Java基础夯实之线程问题全面解析

2022-11-13 19:13

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1. 线程是什么

操作系统支持多个应用程序并发执行，每个应用程序至少对应一个进程，彼此之间的操作和数据不受干扰，彼此通信一般采用管道通信、消息队列、共享内存等方式。当一个进程需要磁盘IO的时候，CPU就切换到另外的进程，提高了CPU利用率。

有了进程，为什么还要线程？因为进程的成本太高了。

启动新的进程必须分配独立的内存空间，建立数据表维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是昂贵的多任务工作方式。线程可以看作轻量化的进程。线程之间使用相同的地址空间，切换线程的时间远小于切换进程的时间。

进程是资源分配的最小单位，而线程是CPU调度的最小单位。每一个进程中至少有一个线程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源，多个线程可以完成多个不同的任务，也就是我们常说的并发多线程。

2. 怎样创建线程

创建线程常用的有四种方式，分别是：

继承Thread类
实现Runnable接口
实现Callable接口
使用线程池创建

分别看一下怎么具体怎么使用代码创建的？

2.1 继承Thread类

public class ThreadDemo {

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new MyThread();
        thread.start(); // 启动线程
    }
}

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("关注公众号:一灯架构");
    }
}

输出结果：

关注公众号:一灯架构

start方法用来启动线程，只能被调用一次。

run方法是线程的核心方法，业务逻辑都写在run方法中。

2.2 实现Runnable接口

public class ThreadDemo {

    public static void main(String[] args) {
				MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread thread1 = new Thread(myRunnable, "线程1");
        Thread thread2 = new Thread(myRunnable, "线程2");
        thread1.start(); // 启动线程1
        thread2.start(); // 启动线程2
    }
}

class MyRunnable implements Runnable {
    private int count = 5;

    @Override
    public void run() {
        while (count > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                    + "，关注公众号:一灯架构，" + count--);
        }
    }
}

输出结果：

线程2，关注公众号:一灯架构，4
线程1，关注公众号:一灯架构，5
线程1，关注公众号:一灯架构，2
线程1，关注公众号:一灯架构，1
线程2，关注公众号:一灯架构，3

需要把Runnable实例放到Thread类中，才能执行，Thread对象才是真正的线程对象。

使用实现Runnable接口创建线程方式，相比继承Thread类创建线程，优点是：

实现的方式没有类的单继承性的局限性
实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况

2.3 实现Callable接口

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        MyCallable myCallable = new MyCallable();
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<String>(myCallable);
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();
        System.out.println(futureTask.get());
    }
}

class MyCallable implements Callable {
    @Override
    public String call() throws Exception {
        return "关注公众号:一灯架构";
    }
}

输出结果：

关注公众号:一灯架构

实现Callable接口的线程实例对象，配合FutureTask使用，可以接收返回值。

2.4 使用线程池创建

public class ThreadDemo {

    public static void main(String[] args)  {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        executorService.execute(() -> System.out.println("关注公众号:一灯架构"));
    }
}

输出结果：

关注公众号:一灯架构

使用线程池创建线程是工作开发中最常用的方式，优点是：

线程池帮忙管理对象的创建与销毁，减轻开发者工作量
线程池帮忙管理任务的调用，资源的创建与分配
复用线程和对象，提高使用效率

3. 线程的状态

线程共有6种状态，分别是NEW（初始化）、RUNNABLE（可运行）、WAITING（等待）、TIMED_WAITING（超时等待）、BLOCKED（阻塞）、TERMINATED（终止）。

1.NEW（初始化）

表示创建线程对象之后，还没有调用start方法。

2.RUNNABLE（可运行）

表示调用start方法之后，等待CPU调度。为了便于理解，通常又把RUNNABLE分别RUNNING（运行中）和READY（就绪）。处在RUNNING（运行中）状态的线程可以调用yield方法，让出CPU时间片，然后跟其他处于READY（就绪）一起等待被调度。

3.WAITING（等待）

处于RUNNABLE状态的线程调用wait方法之后，就处于等待状态，需要其他线程显示地唤醒。

4.TIMED_WAITING（超时等待）

处于RUNNABLE状态的线程调用wait(long)方法之后，就处于等待状态，需要其他线程显示地唤醒。

5.BLOCKED（阻塞）

等待进入synchronized方法/代码块，处于阻塞状态。

6.TERMINATED（终止）

表示线程已经执行结束。

4. 线程常用方法

说一下线程有哪些常用的方法。

方法定义	含义	使用方式
public synchronized void start() {……}	启动线程	MyThread myThread = new MyThread(); myThread.start();
public static native Thread currentThread();	获取当前线程实例对象	Thread thread = Thread.currentThread();
public static native void yield();	让出CPU时间片	Thread.yield();
public static native void sleep(long millis);	睡眠指定时间	Thread.sleep(1L);
public void interrupt() {……}	中断线程	MyThread myThread = new MyThread(); myThread.interrupt();
public static boolean interrupted() {……}	判断线程是否已中断	MyThread myThread = new MyThread(); boolean interrupted = myThread.isInterrupted();
public final native boolean isAlive();	判断线程是否是存活状态	MyThread myThread = new MyThread(); boolean alive = myThread.isAlive();
public final String getName() {……}	获取线程名称	MyThread myThread = new MyThread(); String name = myThread.getName();
public State getState() {……}	获取线程状态	MyThread myThread = new MyThread(); Thread.State state = myThread.getState();
public long getId() {……}	获取线程ID	MyThread myThread = new MyThread(); long id = myThread.getId();
public final void join() {……}	等待其他线程执行完再执行	MyThread myThread = new MyThread(); myThread.join();