简介
本篇文章是带大家了解 Java多线程的基础知识.
主要内容: 介绍多线程的概念, 了解多线程的优点, 状态, 简单运用. 我是Android开发者, 所以在讲解过程中会插入 Android 的使用和实现.
预告: 这个只是第一篇. 后面会补上 同步异步, 阻塞队列, 线程池, 还有 Android 实现多线程等知识点.
目录:
1.进程与线程的区别
2.为什么使用多线程
3.线程的状态
4.线程的基本使用
1.进程与线程的区别
1.1什么是进程
我们经常会混淆进程和线程的概念. 首先进程是操作系统结构的基础, 是程序在一个数据集合上运行的过程, 是系统进行资源分配和调度的基本单位. 好吧, 我知道你们读了书上的原话还是一脸蒙比. 只要理解下面这句话就行了. 进程就是程序的实体.这样好理解了吧, 就是一个程序就是一个进程.
1.2什么是线程
线程也是进程的一部分, 进程包含线程, 是操作系统调度的最小单元, 也叫做轻量级进程. 在一个进程中可以创建多个线程. 譬如:一个程序(进程)里面有很多子任务, 有些负责请求网络, 有些负责处理内存, 有些负责下载, 这些子任务就可以理解成为线程. 每个线程都拥有各自的计数器, 堆栈, 和局部变量等属性, 并且能够访问共享的内存变量(手动敲黑板).
进程和线程的关系
2.为什么使用多线程
2.1从系统来看
- 使用多线程可以减少程序的响应时间. 将耗时操作放到单独的一个线程去做. 使程序有更好的交互性
- 与进程相比, 线程的创建和切换开销更小.
- 多 CPU 或者多核计算机中使用多线程能提高 CPU 的利用率
- 使用多线程能简化程序结构, 使程序便于理解和维护.
2.2从 Android 来看
-
主线程(UI线程)
当应用启动，系统会创建一个主线程（main thread）。
这个主线程负责向UI组件分发事件（包括绘制事件），也是在这个主线程里，你的应用和Android的UI组件（components from the Android UI toolkit (components from the android.widget and android.view packages)）发生交互。
所以 main thread 也叫 UI thread 也即 UI 线程。
所以获取到数据之后更新界面要在主线程中操作. -
子线程
耗时操作比如, 请求网络, 下载, 上传, 获取数据等耗时要放在子线程中操作. -
注意点
1.不要阻塞 UI 线程.
2.不要在子线程中更新UI。
3.线程的状态
在线程运行的过程中, 会处于6种不同的状态, 这6种线程状态分别为:
- New(创建): 线程被创建, 还没有调 用 Start 方法, 在线程运行之前还有一些基础工作要做.
- Runnable(可运行): 一旦调用 Start 方法, 线程就处于 Runnable 状态. 一个可运行的线程, 可能正在运行, 也肯能没有运行, 这要取决于操作系统给线程提供的运行时间
- Blocked(阻塞): 表示线程被锁阻塞, 它暂时不活动.
- Waiting(等待): 线程暂时不活动, 并且不运行任何代码, 这消耗最少的资源, 直到线程调度器重新激活它
- Timed waiting(超时等待): 和等待状态不同的是, 它是可以在指定时间自行返回的.
- Terminated(终止): 表示当前线程已经执行完毕. 导致线程终止有两种情况: 第一种是: 执行完 run 方法正常退出. 第二种: 因为没有捕获的异常而终止了 run 方法, 导致线程进入终止状态.
线程的状态
4.线程的基本使用
4.1创建线程
一般多线程的实现有3种方法:
1. 继承 Thread 类, 重写 run() 方法:
Thread 类本质上也是实现了 Runnable 接口的一个实例. 需要注意的是调用了 start() 后并不是立即执行多线程的代码, 而是该线程进入 Runnable 状态 , 由系统决定什么时候执行.
- 定义 Thread 类的子类, 并重写该类的 run() 方法, 该 run() 也被称为执行体.
- 创建 Thread 子类的实例, 初始化对象.
- 调用线程对象的 start() 方法.
//1. 定义 Thread 类的子类, 并重写该类的 run() 方法, 该 run() 也被称为执行体.
public class MyThread extends Thread {
public void run() {
System.out.println("MyThread.run()");
}
}
public static void main(String [] args){
//2. 创建 Thread 子类的实例, 初始化对象.
MyThread myThread1 = new MyThread();
MyThread myThread2 = new MyThread();
//3. 调用线程对象的 start() 方法.
myThread1.start();
myThread2.start();
}
2. (推荐)实现 Runnable 接口, 并实现该接口的 run() 方法:
接口的方式推荐使用, 避免了 Java 单继承的问题. 因为一个类应该在其需要加强或修改时才会被继承. 因此没有必要实现 Thread 类的其他方法.
- 自定义类实现 Runnable 接口, 实现 run() 方法.
- 创建 Thread 类的实例, 用实现 Runnable 接口的对象作为参数实例化该 Thread 对象.
- 调用 Thread 的 start() 方法.
//1. 自定义类实现 Runnable 接口, 实现 run() 方法.
public class MyThread implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("MyThread.run()");
}
}
//2. 创建 Thread 类的实例, 用实现 Runnable 接口的对象作为参数实例化该 Thread 对象.
MyThread myThread = new MyThread();
Thread thread = new Thread(myThread);
//3. 调用 Thread 的 start() 方法.
thread.start();
3. 实现 Callable 接口, 重写 call() 方法:
Callable 接口实际上是属于 Executor 框架中的功能类, Callable 接口与 Runnable 接口的功能类似, 但提供了比 Runnable 更强大的功能, 主要表现在以下 3 点:
优点:
- Callable 可以在任务结束后提供一个返回值.
- Callable 中 call() 方法可以抛出异常.
- 运行 Callable 可以拿到一个 Future 对象, Future 对象表示异步计算的结果. 可以使用 Future 来监视目标线程调用 call() 方法的情况. 注意: 调用 Future 的 get() 方法以获得结果时, 当前线程会阻塞, 知道 call() 方法返回结果.
使用步骤:
- 自定义类实现 Callable 接口, 实现 call() 方法.
- 创建 实现了 Callable 接口对象的实例.
- 创建一个Executor线程池的实例.
- 创建 Future 的实例.
创建 Future 实例, 用Thread 子类的对象 作为参数实例化该 Future 对象. - 调用 Future 的 submit 方法.
public class TestCallable{
//1. 自定义类实现 Callable 接口, 实现 call() 方法.
public class MyTestCallable implements Callable{
public String call() throws Exception{
retun "Hello world";
}
}
public static void main(String[] args){
//2. 创建实现了 Callable 接口对象的实例.
MyTestCallable mMyTestCallable = new MyTestCallable();
//3. 创建一个Executor线程池的实例.
ExecutorService mExecutorService = ExecutorService.niewSingleThreadPool();
//4. 创建 Future 的实例.
//5. 调用 Future 的 submit() 方法.
Future mfuture = mExecutorService.submit(mMyTestCallable);
try{
System.out.println(mfuture.get());
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
4.2线程的中断
主要方法:
public boolean isInterrupted():
每个线程都一个状态位用于标识当前线程对象是否是中断状态。isInterrupted() 可以获得线程的中断标识位, 中断标识位为 true 为中断, 反之为 false.
public void interrupt():
interrupt() 可以用来请求中断线程. 当一个线程调用 interrupt() 方法时, 线程的中断标识位被置为 true , 线程会时不时检测这个标识位,
public static boolean interrupted() :
interrupted对中断标识位进行复位.
注意:
-
在线程在检查中断标示时如果发现中断标示为true，则会在这些阻塞方法（sleep（）、join（）、wait（）及可中断的通道上的 I/O 操作方.调用处抛出InterruptedException异常，并且在抛出异常后立即将线程的中断标示位清除，把中断标志重新设置为false。 即只要执行了sleep（）、join（）、wait（）方法，线程的中断标记就会被清除。
-
中断一个线程只是为了引起该线程的注意，被中断线程可以决定如何应对中断，中断或者不中断。 某些线程非常重要，以至于它们应该不理会中断，而是在处理完抛出的异常之后继续执行，但是更普遍的情况是，一个线程将把中断看作一个终止请求。法）调用处抛出InterruptedException异常，并且在抛出异常后立即将线程的中断标示位清除，即重新设置为false.
安全的终止线程
public class InterruptedDemo {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread() {
@Override
public void run() {
while(true) {
System.out.println("The thread is waiting for interrupted!");
//中断处理逻辑
if(Thread.currentThread().isInterrupted()) {
System.out.println("The thread is interrupted!");
break;
}
//Thread.yield();
}
}
};
t1.start();
t1.interrupt();//中断线程
//System.out.println("The Thread is interrupted!");
}
}
4.3线程的优先级
在 Java 中, 每个线程都有优先级, 默认继承父线程的优先级.
优先级的高低只和线程获得执行机会的次数多少有关。并非线程优先级越高的就一定先执行，哪个线程的先运行取决于CPU的调度.
可以将优先级设置在 MIN_PRIORITY（在Thread类定义为1）与 MAX_PRIORITY（在Thread类定义为10）之间的任何值。
线程的默认优先级为 NORM_PRIORITY（在Thread类定义为5）。
优先级的级别: 从1 ~ 10, 由小到大, 数字越大, 优先级越高.
设置优先级: Thread对象的setPriority(int x);
获取优先级: Thread对象的getPriority();
4.4守护线程
守护线程, 也叫后台线程, 是有别于普通线程(用户线程)的处于后台运行的一种线程. 线程创建的默认是用户线程.
计时线程就是一个例子，他定时发送信号给其他线程或者清空过时的告诉缓存项的线程。当只剩下守护线程时，虚拟机就退出了，由于如果只剩下守护线程，就没必要继续运行程序了。
另外JVM的垃圾回收、内存管理等线程都是守护线程。
作用: 守护线程唯一的用途就是为其他线程提供服务。
特点: 若所有的用户线程(前台线程)都死亡，首页线程也自动死亡。
设置后台线程: Thread对象setDaemon(true);
setDaemon(true)必须在start()调用前。否则出现IllegalThreadStateException异常；
判断是否是后台线程： 使用Thread对象的 isDaemon() 方法；
注意: 在守护线程中新建的线程也是守护线程.
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