线程的编程4种实现方法

线程的编程4种实现方法

1、继承Thread

Thread类本质上是实现了Runnable接口的一个实例，代表一个线程的实例。

public class Thread implements Runnable 
@FunctionalInterface //函数式接口，其中包含一个抽象方法run 
public interface Runnable {
    
     
	public abstract void run(); 
}

启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()实例方法，不能直接调用run()方法。start()方法是一个native方 法，它将启动一个新线程，并执行run()方法。这种方式实现多线程很简单，通过自己的类直接extend Thread，并 复写run()方法，就可以启动新线程并执行自己定义的run()方法

class LeftThread extends Thread{
    
    
	public void run() {
    
     
		for(int i=0;i<50;i++) {
    
     
			System.out.println("左手一个慢动作..."); 
			try {
    
    //使当前正在执行的线程休眠等待500ms 
				Thread.sleep(500); 
			} catch (InterruptedException e) {
    
     
				e.printStackTrace(); 
			} 
		} 
	} 
}
//在主线程中启动这个线程 
Thread t1=new LeftThread(); 
t1.start();//不能直接调用run方法，否则就是在主线程中单线程执行，不是多线程

源代码阅读：
public class Thead implements Runnable{}线程类定义
重要属性

/* what will be run. */ 
private Runnable target;

接口方法的实现，覆盖定义时不能修改方法签名

public void run(){
    
     
	if(target!=null) 
		target.run(); 
}

粗略的阅读实现

public synchronized void start() {
    
     
	if (threadStatus != 0) //当前线程状态检查 
		throw new IllegalThreadStateException(); 
	group.add(this); //将当前线程对象添加到一个线程组中进行管理 
	boolean started = false; //标志值用于判断当前线程是否已经启动 
	try {
    
    
		start0(); 
		started = true; 
	} finally {
    
     
		try {
    
    
			if (!started) {
    
     
				group.threadStartFailed(this); 
			} 
		} catch (Throwable ignore) {
    
     
		} 
	}	 
}
private native void start0();//通过对等类实现启动线程的细节，内部就是自动调用run()方法

定义线程类

class LeftThread extends Thread{
    
     
	//定义左手线程类，只需要覆盖（重写）定义其中的run()方法，这里实际就是线程的执行线索，执行的程序 
	public void run(){
    
     
		for(int i=0;i<50;i++) 
			System.out.println("左手一个慢动作....") 
	} 
}

调用方法

Thread t1=new LeftThread(); 
t1.start();//启动线程必须使用start方法，而不能是调用run方法 
//t1.run()；不允许直接调用run方法，因为这种调用方式不是多线程，而是单线程

public class T4 {
    
     
	public static void main(String[] args) {
    
     
		new Thread() {
    
     
			public void run() {
    
     
				System.out.println("匿名类内部输出"+Thread.currentThread().getName()); 
			} 
		}.run();//从语法上来说，可以直接调用run方法，但是运行run方法则不是多线程 
		//.start();输出结果证明不是main线程 
		System.out.println("main方法输出"+Thread.currentThread().getName()); 
	}
}

如果判断线程运行情况:

最简单的方式是查看线程个数 
// Thread.currentThread()用于获取当前正在运行这个代码的线程对象 
System.out.println(Thread.currentThread()); 
Thread t1 = new LeftThread(); 
// t1.run();在当前主线程中执行t1对象中的run方法 
// t1.start();可以在LeftThread中获取到另外一个线程对象 

public class LeftThread extends Thread {
    
     
	@Override 
	public void run() {
    
    // 这里包含的就是执行线索 
		System.out.println(Thread.currentThread()); 
	} 
}

最大的限制实际上就是Java的单根继承体系，这种方式基本不用

2、实现Runnable接口

接口定义

@FunctionalInterface //函数式接口，简化定义方式为lambda表达式 
public interface Runnable{
    
     
	public abstract void run(); 
}

可以使用lambda表示式进行定义，或者使用匿名内部类进行定义

class RightRunnable implements Runnable{
    
     
	public void run(){
    
     
		for(int i=0;i<50;i++) 
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"说：右手慢动作重播!"); 
	} 
}

启动方法：

//启动通过实现Runnable接口定义的线程对象，不能直接使用Runnable r=new RightRunnable(); 
Thread t2=new Thread(new RightRunnable()); 
t2.start();

使用lambda表达式的写法

//匿名内部类的写法 
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
    
     
	public void run() {
    
     
		for(int i = 0; i < 20; i++) {
    
     
			System.out.println(Thread.currentThread() + "--" + i); 
		} 
	} 
}); t1.start(); 

//lambda表达式的写法---要求接口必须是函数式接口 
Thread t1 = new Thread(()-> {
    
     
	for (int i = 0; i < 20; i++) {
    
     
		System.out.println(Thread.currentThread() + "--" + i); 
	} 
}); t1.start();

static int sum=0; 
public static void main(String[] args){
    
     
	Thread t1=new Thread(){
    
     
		public void run(){
    
     
			for(int i=0;i<=100;i++) 
				sum+=i; 
		} 
	};
	Thread t2=new Thread(new Runnable(){
    
     
		public void run(){
    
     
			for(int i=1;i<=100;i++) 
				sum+=i; 
		} 
	}); 
	t2.start(); 
	t1.start(); 
	try{
    
    
		Thread.currentThread().sleep(1000); 
	}catch(Exception e){
    
     
		e.printStackTrace(); 
	} 
}

因为进程中的参数sum是所有进程中的线程所共享的(main\t1\t2),所以可以通过线程共享的内容进行数据的传递,但 是由于并发操作有可能会出现计算结果不正确的情况

3、使用Callable和Future接口创建线程

@FuntionalInterface //属于函数式接口，所以可以直接使用lambda表达式进行定义 
public interface Callable<V>{
    
     //<>写法叫做泛型，用于定义返回的数据类型 
	V call()throws Exception; 
}

Future接口用于Callable接口中call方法的执行结果，并可以测试Callable的执行情况

public interface Future<V>{
    
    //用于获取Callable接口中的call方法的执行结果 
	boolean cancel(boolean mayIntersupteIfRunning); 
	boolean isCancelled(); 
	boolean isDone(); 
	V get() throws InterruptedException, ExecutionException; 
	V get(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException; 
}

系统提供了一个Future接口的实现类FutureTask

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> //这个实现类实现了两个接口Runnable和 Future

有了FutureTask类则可以将Callable实现封装到FutureTask对象中，同时由于FutureTask实现了Runnable接口， 所以可以作为Thread类的构造器参数传入Thread对象中，供线程执行对应call方法中的逻辑

Callable<Integer> myCallable = new MyCallable(); // 创建MyCallable对象 
FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<Integer>(myCallable); //使用FutureTask来包装 MyCallable对象 
Thread thread = new Thread(ft);//FutureTask对象作为Thread对象的target创建新的线程 
thread.start(); //线程进入到就绪状态 
int sum = ft.get(); //取得新创建的新线程中的call()方法返回的结果

使用方法：
1、 定义Callable接口的实现类

public class MyCallable implements Callable<Integer>{
    
     
	int begin=0; 
	int end=0; 
	public MyCallable(int begin, int end){
    
     
		this.begin=begin; 
		this.end=end;
	}
	public Integer call()throws Exception{
    
     
		int res=0; 
		for(int k=begin; k<=end; k++) 
			res+=k; 
		System.out.println(Thread.currentThread()+"---"+res); 
		return res; 
	} 
}

2、调用

FutureTask[] arr=new FutureTask[10]; 
for(int i=0;i<10;i++){
    
     
	arr[i]=new FutureTask<>(new MyCallable(i*10+1,(i+1)*10)); 
	Thread t=new Thread(arr[i]); 
	t.start(); 
}
int res=0; 
for(int i=0;i<arr.length;i++) 
	res+=((Integer)arr[i].get()); 
System.out.println("计算结果为："+res);

注意:FutureTask实现了Future和Runnable接口，所以new Thread(futureTask),当执行thread.start()方法时会自 动调用Callable接口实现中的call方法。当调用futureTask.get()方法时可以获取对应的线程对象的执行结果，如果 线程并没有返回时，当前线程阻塞等待

4、使用线程池创建线程

享元模式

享元模式Flyweight Pattern主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。这种类型的设计模式属于 结构模式，它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式

优点：大大减少对象的创建，降低系统内存的使用，以提高程序的执行效率。

缺点：提高了系统的复杂度，需要分离出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固有化的性质，不应该随着内部 状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。

不考虑线程问题

public interface IShape {
    
     
	void draw(); 
}

public class Circle implements IShape {
    
     
	public void draw() {
    
     
		System.out.println("我画一个圆"); 
	} 
}

定义工厂类提供获取实例的方法

public class ShapeFactory {
    
     
	private static IShape[] shapes = new IShape[20]; 
	static{
    
     
		for(int i=0;i<shapes.length;i++) 
			shapes[i]=new Circle(); 
	}

	public static IShape getShape() {
    
     
		IShape res = null; 
		for (int i = shapes.length - 1; i >= 0; i--) {
    
     
			res = shapes[i]; 
			if (res != null) {
    
     
				shapes[i]=null; 
				break; 
			} 
		}
		return res; 
	}

	public static void relaseShape(IShape circle) {
    
     
		for (int i = 0; i < shapes.length; i++) {
    
     
			IShape obj = shapes[i]; 
			if (obj == null) 
				shapes[i] = circle; 
		} 
	} 
}

使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的线程 ,连接池的具体实现实际上是依赖于ThreadPoolExecutor

//需要计算1+...+10000 
public class T1 {
    
     
	public static void main(String[] args) throws Exception {
    
     
		// 创建一个固定大小的连接池，经常实现使用少量线程以应对波峰请求 
		ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3); 
		// 为了使用返回结果所以使用Callable 
		Future[] fs = new Future[10]; 
		for (int i = 0; i < fs.length; i++) {
    
     
			Callable<Integer> caller = new MyCallable(i * 1000 + 1, (i + 1) * 1000); 
			// 使用线程池执行任务并获取Future对象 
			fs[i]=es.submit(caller); 
		}
		int res=0; 
		for(int i=0;i<fs.length;i++){
    
     
			Object obj=fs[i].get(); 
			if(obj!=null && obj instanceof Integer) 
				res+=(Integer)obj; 
		}
		es.shutdown();//关闭线程池 
		System.out.println("Main:"+res); 
	} 
}

class MyCallable implements Callable<Integer> {
    
     
	private int begin; 
	private int end; 
	public MyCallable(int begin, int end) {
    
     
		this.begin = begin; 
		this.end = end; 
	}

	public Integer call() throws Exception {
    
     
		System.out.println(Thread.currentThread()+"---"+begin+".."+end); 
		int res = 0; 
		for (int i = begin; i <= end; i++) 
			res += i; 
		return res; 
	} 
}