并发编程之线程创建到销毁、常用API

　　在前面一篇介绍了线程的生命周期【并发编程之多线程概念】，在本篇将正式介绍如何创建、中断线程，以及线程是如何销毁的。最后，我们会讲解一些常见的线程API。

线程创建

　　Java 5 以前，实现线程有两种方式：扩展java.lang.Thread类，实现java.lang.Runnable接口。这两种方式都是都是直接创建线程，而每次new Thread都会消耗比较大的资源，导致每次新建对象时性能差；而且线程缺乏统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，很可能占用过多系统资源导致死机或OOM。同时，new Thread的线程缺乏更多功能，如定时执行、定期执行、线程中断。

　　Java 5开始，JDK提供了4中线程池（newFixedThreadPool、newCachedThreadPool、newScheduledThreadPool、newSingleThreadExecutor）来获取线程。这样做的好处是：可以重用已经存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能佳；而且线程池可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。通过特定的线程池也可以实现定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

创建线程的代码实现

扩展java.lang.Thread类

自定义一个类继承java.lang.Thread
重写Thread的run（），把自定义线程的任务定义在run方法上
实例化自定义的Thread对象，并调用start（）启动线程

//1.自定义一个类继承Thread类
public class ExThread extends Thread {
    //2.重写run()
    @Override
    public void run() {
       for (int i = 0; i < 100; i++) {
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()+”:”+i);
       }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //3.创建Thread子类对象
        ExThread exThread = new ExThread();
        //4.调用start方法启动自定义线程
        exThread.start();
    }
}

实现java.lang.Runnable接口

自定义一个类实现Runnable接口
实现Runnable接口中的run（），把自定义线程的任务定义在run方法上
创建Runnable实现类的对象
创建Thread对象，并且把Runnable实现类的对象作为参数传递
调用Thread对象的start（）启动自定义线程

//1.自定义一个类实现Runnable接口
public class ImThread implements Runnable{
    //2.实现run()
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+”:”+i);
        }  
    }
   
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建Runnable实现类对象
        ImThread imThread = new ImThread();
        //4.创建Thread对象
        Thread thread = new Thread(imThread);
        //5.调用start()开启线程
        thread.start();
    }
}

newFixedThreadPool

　　　　创建一个固定线程数的线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。【线程数量可以参考CPU数量，获取CPU数量：Runtime.getRuntime().availableProcessors()】

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class CreateThreadByFixedPool {

    /**
     * Cover Runnable.run()
     */
    private static void run(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" is running...");
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            pool.execute(CreateThreadByFixedPool::run);
        }
    }
}

newCachedThreadPool

　　　　创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程.

　　　　线程池的容量为无限大，当执行第二个任务时第一个任务已经完成，会复用执行第一个任务的线程，而不用每次新建线程。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class CreateThreadByCachedPool {

    public static void main(String[] args) {

        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            pool.execute(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" is running..."));
        }
    }
}

newScheduledThreadPool

　　　　创建一个固定线程数的线程池，支持定时及周期性任务执行。

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class CreateThreadByScheduledPool {

    public static void main(String[] args) {

        ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(3);

        //delay 2s excute.
        pool.schedule(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" delays 2s "),
                2, TimeUnit.SECONDS);

        //delay 2s and every 3s excute.
        pool.scheduleAtFixedRate(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" delays 2s every 3s execte"),
                2, 3, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

newSingleThreadExecutor

　　　　创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

public class CreateThreadBySingleThreadPool {

    public static void main(String[] args) {

        ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int index = i;
            pool.execute(() ->{
                System.out.println(String.format("The thread %d (%s) is running...",
                        index,Thread.currentThread().getName()));
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }
    }
}

　　Thread负责线程本身相关的职责和控制，Runnable负责逻辑业务。

　　在实现自定义线程时，推荐使用Runnable接口，因为其具有以下几个优点：

Java是单继承多实现的，实现接口有利于程序拓展
实现Runnable接口可为多个线程共享run() 【继承Thread类，重写run()只能被该线程使用】
不同线程使用同一个Runnable，不用共享资源

线程中断

interrupt（）方法可以用来请求终止线程。

当对一个线程调用interrupt方法时，线程的中断状态（boolean标志）会被置位。
判断当前线程是否中断，可使用Thread.currentThread.isInterrupt()
中断并不是强制终止线程，中断线程只是引起当前线程的注意，由它自己决定是否响应中断。【有些（非常重要的）线程会处理完异常后继续执行，并不理会中断；但是更加普遍的情况是：线程简单的将中断作为一个终止请求。】

线程销毁

线程销毁的几种情景：

线程结束，自行关闭
异常退出
通过interrupt()修改isInterrupt()标志进行结束

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t  = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("I will start work.");
                while(!isInterrupted()){
                    System.out.println("working....");
                }
                System.out.println("I will exit.");
            }
        };
        t.start();
        TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(100);
        System.out.println("System will exit.");
        t.interrupt(); 
    }

使用volatile修饰的开关flag关闭线程（因为线程的interrupt标识很可能被擦除）

public class FlagThreadExit {

    static class MyTask extends Thread{
        
        private volatile boolean closed = false;
        
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("I will start work.");
            //isInterupted()是Thread类中的方法
            while(!closed && !isInterrupted()){
                System.out.println("working....");
            }
            System.out.println("I will exit.");
        }
        
        public void closed(){
            this.closed = true;
            this.interrupt();
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyTask task = new MyTask();
        task.start();
        TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(100);
        System.out.println("System will exit.");
        task.closed();
    }
}

多线程API

方法	返回值	作用
yield()	static　void	暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。	只有优先级大于等于该线程优先级的线程（包括该线程）才有机会被执行释放CPU资源，不会放弃monitor锁
sleep()	static　void	使当前线程休眠，其它任意线程都有执行的机会	释放CPU资源，不会放弃monitor锁
wait()	void	使当前线程等待	Object的方法
interrupt()	void	中断线程	可中断方法
interrupted()	static boolean	判断当前线程是否中断
isInterrupted()	boolean	测试线程是否已经中断
join()	void	在线程A内，join线程B，线程A会进入BLOCKED状态，直到线程B结束生命周期或者线程A的BLOCKED状态被另外的线程中断	可中断方法

可中断方法被打断后会收到中断异常InterruptedException．
yield()和sleep()的比较

都是Thread类的静态方法
都会使当前处于运行状态的线程放弃CPU
yield只会让位给相同或更高优先级的线程，sleep让位给所有的线程
当线程执行了sleep方法后，将转到阻塞状态，而执行了yield方法之后，则转到就绪状态；
sleep方法有可能抛出异常，而yield则没有【sleep是可中断方法，建议使用sleep】

sleep和wait的比较

wait和sleep方法都可以使线程进入阻塞状态
wait和sleep都是可中断方法
wait使Object的方法，sleep是Thread的方法
wait必须在同步代码中执行，而sleep不需要
在同步代码中，sleep不会释放monitor锁，而wait方法会释放monitor锁
sleep方法在短暂休眠后主动退出阻塞，而（没有指定时间的）wait方法则需要被其它线程notify或interrupt才会退出阻塞

wait使用

必须在同步当法中使用wait和notify方法（wait和notify的前提是必须持有同步方法的monitor的所有权）
同步代码的monitor必须与执行wait和notify方法的对象一致

public class WaitDemo {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
        pool.execute(() -> {
            synchronized (WaitDemo.class){
                System.out.println("Enter Thread1...");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" is waiting...");
                try {
                    WaitDemo.class.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("Thread1 is going...");
                System.out.println("Shut down Thread1.");
            }
        });

        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        pool.execute(() ->{
            synchronized (WaitDemo.class) {
                System.out.println("Enter Thread2...");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" is notifying other thread...");
                WaitDemo.class.notify();
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("Thread2 is going...");
                System.out.println("Shut down Thread2.");
            }

        });
    }

}

补充

弃用stop()和suspend()的原因

stop()用来终止一个线程，但是不安全的； stop()会终止当前线程的所有未结束的方法，包括run()。当前线程被终止，立即释放被它锁住的锁。这会导致对象处于不一致的状态。【在转账过程中，可能钱刚转出，还未转入另一个账户，线程就被中断。导致对象被破坏，数据出错，其他线程得到的将会是错误的对象数据】

suspend()用来阻塞一个线程，直至另一个线程调用resume()。suspend()会经常导致死锁。调用suspend()的时候，目标线程会被挂起，但是仍然会持有之前获得的锁定。此时，其他线程都不能访问被锁定的资源。如果调用suspend()的线程试图获取同一个锁，那么线程死锁（被挂起的线程等着恢复，而将其挂起的线程等待锁资源）

suspend()的替代方案

应在自己的Thread类中置入一个标志，指出线程应该活动还是挂起。若标志指出线程应该挂起，便用wait()命其进入等待状态。若标志指出线程应当恢复，则用一个notify()重新启动线程。

在实际开发中，调用start（）启动线程的方法已不再推荐。应该从运行机制上减少需要并行运行的任务数量。如果有很多任务，要为每个任务创建一个独立线程的编程所付出的代价太大了。可以使用线程池来解决这个问题。

线程信息查看工具：JDK自带的Jconsole

posted @ 2019-09-18 19:04 blue星空阅读(3141) 评论(0) 编辑收藏举报

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并发编程之线程创建到销毁、常用API

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