线程及创建线程的三种方法

线程及创建线程的三种方法

什么是线程

世间万物都可以同时完成很多工作。例如，人体可以同时进行呼吸、血液循环、思考问题等活动。用户既可以使用计算机听歌，也可以编写文档和发送邮件，而这些活动的完成可以同时进行。这种同时执行多个操作的“思想”在 Java 中被称为并发，而将并发完成的每一件事称为线程。

在 Java 中，并发机制非常重要，但并不是所有程序语言都支持线程。在以往的程序中，多以一个任务完成以后再进行下一个任务的模式进行，这样下一个任务的开始必须等待前一个任务的结束。Java 语言提供了并发机制，允许开发人员在程序中执行多个线程，每个线程完成一个功能，并与其他线程并发执行。这种机制被称为多线程。

多线程是非常复杂的机制，比如同时阅读 3 本书。首先阅读第 1 本第 1 章，然后再阅读第 2 本第 1 章，再阅读第 3 本第 1 章，接着回过头阅读第 1 本第 2 章，以此类推，就体现了多线程的复杂性。

既然多线程这么复杂，那么它在操作系统中是怎样工作的呢？其实，Java 中的多线程在每个操作系统中的运行方式也存在差异，在此以 Windows 操作系统为例介绍其运行模式。

Windows 系统是多任务操作系统，它以进程为单位。一个进程是一个包含有自身地址的程序，每个独立执行的程序都称为进程，也就是正在执行的程序。图 1 所示为 Windows 7 系统下使用任务管理器查看进程的结果。

 

图1 查看 Windows 7 的进程（点此查看原图）

系统可以分配给每个进程一段有限的执行 CPU 的时间（也称为 CPU 时间片），CPU 在这段时间中执行某个进程，然后下一个时间段又跳到另一个进程中去执行。由于 CPU 切换的速度非常快，给使用者的感受就是这些任务似乎在同时运行，所以使用多线程技术后，可以在同一时间内运行更多不同种类的任务。

图 2 的左图是单线程环境下任务 1 和任务 2 的执行模式。任务 1 和任务 2 是两个完全独立、互不相关的任务，任务 1 是在等待远程服务器返回数据，以便进行后期的处理，这时 CPU 一直处于等待状态，一直在“空运行”。如果任务 2 是在 5 秒之后被运行，虽然执行任务 2 用的时间非常短，仅仅是 1 秒，但必须在任务1运行结束后才可以运行任务 2。由于运行在单任务环境中，所以任务 2 有非常长的等待时间，系统运行效率大幅降低。

单任务的特点就是排队执行，也就是同步，就像在 cmd 中输入一条命令后，必须等待这条命令执行完才可以执行下一条命令一样。这就是单任务环境的缺点，即 CPU 利用率大幅降低。

 

图2 单线程和多线程执行模式

图 2 的右侧则是多线程环境下的执行模式。从中可以发现，CPU 完全可以在任务 1 和任务 2 之间来回切换，使任务 2 不必等到 5 秒再运行，系统的运行效率大大得到提升。这就是要使用多线程技术、要学习多线程的原因。

那么什么是线程呢？线程可以理解成是在进程中独立运行的子任务。比如，QQ.exe 运行时就有很多的子任务在同时运行。像好友视频、下载文件、传输数据、发送表情等，这些不同的任务或者说功能都可以同时运行，其中每一项任务完全可以理解成是“线程”在工作，传文件、听音乐、发送图片表情等功能都有对应的线程在后台默默地运行。

创建线程的方式总结

继承Thread类

1. 子类继承Thread类具备多线程能力

2. 启动线程:子类对象.start()

3. 不建议使用:避免OOP单继承局限性

实现Runnable接口

1. 实现接口Runnable具有多线程能力

2. 启动线程:传入目标对象+Thread对象.start()

3. 推荐使用:避免单继承的局限性,灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

Thread类创建多线程

package com.xxgc.demo01;
​
//创建线程方式一:继承Thread类，重写run方法。调用start开启线程
public class TestThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("我在看代码--"+i);
        }
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个线程对象
        TestThread t1 = new TestThread();
        //调用start()方法开启线程
        t1.start();
        //main线程，主线程
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程--"+i);
        }
    }
}

Runnable接口实现多线程

package com.xxgc.demo01;
​
//创建线程方式2:实现Runnable接口，重写run方法，执行线程需要丢入runnable接口实现类，调用start()方法
public class TestThread3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("我在看代码--"+i);
        }
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个线程对象
        TestThread t1 = new TestThread();
​
        //创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程,代理
        //Thread thread = new Thread(t1);
        //thread.start();
​
        //简化代码
        new Thread(t1).start();
        //main线程，主线程
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程--"+i);
        }
    }
}
​

实现callable接口

package com.xxgc.demo02;
​
import org.apache.commons.io.FileUtils;
​
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;
​
//线程创建方式三:实现callable接口
/*
callable的好处:
1.可以定义返回值
2.可以抛出异常
*/
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
    private String url;  //网络图片地址
    private String name; //保存的文件名
​
    public TestCallable(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public Boolean call(){
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为:"+name);
        return true;
    }
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestCallable t1 = new TestCallable("https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/9f2f070828381f30e924d00f30485b086e061d955a49?x-bce-process=image/resize,m_lfit,w_268,limit_1/format,f_jpg","1.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/d52a2834349b033b5bb5fc1e128721d3d539b7001794?x-bce-process=image/resize,m_fill,w_82,h_102,align_50,limit_0","2.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/cc11728b4710b912c8fc1c7313b5eb039245d78884af?x-bce-process=image/resize,m_fill,w_82,h_102,align_50,limit_0","3.jpg");
        TestCallable t4 = new TestCallable("https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/c8ea15ce36d3d539b60028c915cefe50352ac65c1a2a?x-bce-process=image/resize,m_lfit,h_168,limit_1","4.jpg");
        TestCallable t5 = new TestCallable("https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/359b033b5bb5c9ea15ce39e9fa70a1003af33a87152a?x-bce-process=image/resize,m_lfit,h_168,limit_1","5.jpg");
​
        //创建执行服务
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
        //提交执行
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);
        Future<Boolean> r4 = ser.submit(t4);
        Future<Boolean> r5 = ser.submit(t5);
        //获取结果
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();
        boolean rs4 = r4.get();
        boolean rs5 = r5.get();
​
        System.out.println(rs1);
        System.out.println(rs2);
        System.out.println(rs3);
        System.out.println(rs4);
        System.out.println(rs5);
        //关闭服务
        ser.shutdownNow();
    }
}
//下载器
class WebDownloader {
    //下载方法
    public void downloader(String url, String name) {
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
        }
    }
}