浅谈之Java多线程

Java多线程是Java语言中一个非常重要的特性，它允许程序同时执行多个任务。通过多线程，程序可以同时处理多项任务，从而缩短程序的执行时间。另外，多线程也有助于利用多核处理器，更好地发挥计算机硬件的性能。

那我们在Java中如何去实现多线程呢？

今天我们就从最简单的的Thread、Runnable讲到现在比较常用的CompletableFuture

Thread

Java中通过创建Thread类的实例来创建线程。创建线程的最简单方式是扩展Thread类并覆盖run()方法。在run()方法中编写要执行的代码，然后在程序中调用start()方法启动该线程。例如：

public class MyThread extends Thread {
    
    
    public void run() {
    
    
        // 线程要执行的代码
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
    
    
            System.out.println("id:" + Thread.currentThread().getId() + ",name:" + Thread.currentThread().getName() + "====={" + i + "}");
        }
    }
}

public static void main(String[] args) {
    
    
	System.out.println("start");
	MyThread myThread1 = new MyThread();
	MyThread myThread2 = new MyThread();
	myThread1.start();
	myThread2.start();
	System.out.println("end");
}

当然你要是嫌麻烦的话你可以直接使用匿名内部类

		// 效果是一样的
        System.out.println("start");
        new Thread(() -> {
    
    
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
    
    
                System.out.println("id:" + Thread.currentThread().getId() + ",name:" + Thread.currentThread().getName() + "{" + i + "}");
            }
        }).start();
        new Thread(() -> {
    
    
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
    
    
                System.out.println("id:" + Thread.currentThread().getId() + ",name:" + Thread.currentThread().getName() + "{" + i + "}");
            }
        }).start();
        System.out.println("end");

这边注意千万不用使用run()方法，这会使线程变成同步，同时如果你想让多线程的内容执行完之后再去执行之后的代码，那你可以使用join()这个方法，它可以使该线程执行完之后再去执行下面的操作。
当然你也可以使用sleep() 让主线程睡眠一段时间，当然这个睡眠时间是主观的时间，是我们自己定的，这个方法不推荐

Runnable

此外，我们还可以使用Runnable接口来创建线程。Runnable接口只有一个run()方法，在其中编写要执行的代码，然后将Runnable对象作为参数传递给Thread类的构造函数，并调用start()方法启动线程。例如：

public class MyThread implements Runnable {
    
    
    @Override
    public void run() {
    
    
        // 线程要执行的代码
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
    
    
            System.out.println("id:" + Thread.currentThread().getId() + ",name:" + Thread.currentThread().getName() + "====={" + i + "}");
        }
    }
}

其实和Thread差不多，只是一个实现接口，一个继承类，直接使用的话这两个没有太大的区别
不过有的地方会说Runnable便于实现资源共享，而Thread不能，但是经过的我的测试认为Thread也可以实现资源共享

测试代码

public class MyThread extends Thread {
    
    

    private int ticket = 5;

    @Override
    public void run() {
    
    
    	// 双检索机制——保证线程的安全
        if (ticket > 0) {
    
    
            synchronized (this) {
    
    
                if (ticket > 0) {
    
    
                    while (true) {
    
    
                        System.out.println("Thread:" + Thread.currentThread().getName() + "--Thread ticket = " + ticket--);
                        if (ticket < 0) {
    
    
                            break;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

}

public class Test {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    

        MyThread myThread1 = new MyThread();
        new Thread(myThread1).start();
        new Thread(myThread1).start();
        new Thread(myThread1).start();
        new Thread(myThread1).start();
        new Thread(myThread1).start();
        new Thread(myThread1).start();
    }
}

执行结果如下：
Thread:Thread-1--Thread ticket = 5
Thread:Thread-1--Thread ticket = 4
Thread:Thread-1--Thread ticket = 3
Thread:Thread-1--Thread ticket = 2
Thread:Thread-1--Thread ticket = 1
Thread:Thread-1--Thread ticket = 0

我们看Thread的源代码发现：其实Thread也就是实现了Runnable接口，提供了更多的方法而已。所以说Thread与Runnable并没有什么区别。如果硬要说有什么区别的话，那就是类与接口的区别，继承与实现的区别

Callable（搭配Future）

对于子线程，我们有时候可能会有两种需求：

获取子线程运行结果
获取子线程运行状态（成功、失败、异常）

Thread和Runnable都不满足这两个要求，Runnable可以获取状态但不能获取结果，于是出现了Callable。Callable配合Future使用可以获得子线程执行结果。
（Future是Java多线程中的一种异步计算方式，可以用来获取在执行任务期间进行异步计算的结果）

public class MyThread implements Callable<Integer> {
    
    

    private Integer number;

    public Integer getNumber(){
    
    return number;}

    public MyThread (Integer number) {
    
    
        this.number = number;
    }

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
    
    
        int result = 0;
        for (int i = 0; i < number; i++) {
    
    
            result ++;
            System.out.println("id:" + Thread.currentThread().getId() + ",name:" + Thread.currentThread().getName() + "====={" + result + "}");
        }
        return result;
    }
}

    public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    
        System.out.println("start");
        MyThread myThread1= new MyThread (10);
        MyThread myThread2= new MyThread (15);
        //使用Executors工厂类创建一个简单的线程池（线程数：2）
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
		// 将任务提交给线程池	
        Future<Integer> submit1 = executor.submit(myThread1);
        Future<Integer> submit2 = executor.submit(myThread2);
        // 获取任务的执行结果
        System.err.println(submit1.get());
        System.err.println(submit2.get());
        executor.shutdown();
        System.out.println("end");
    }

在这个例子中，我们实现了MyThread 类，它实现了Callable接口，并重写了call()方法。在call()方法中，我们模拟了一个长时间运行的任务，并返回一个计算结果作为执行结果。在main方法中，我们首先创建了一个固定线程数的线程池ExecutorService，然后将MyThread的实例传入submit方法来提交任务，并得到一个Future类型的对象。通过调用该对象的get()方法，我们可以获取任务的执行结果。最后，我们关闭了线程池。

需要注意的是，由于调用Future的get()方法是阻塞的，所以我们可能需要对其进行try-catch处理。此外，在完成任务后，我们必须关闭线程池以释放资源。

这是一个简单的使用Callable的示例，通过组合多个Future对象可以实现更复杂的并发计算。

Future

当然 Future也可以进行单独使用。
在使用Future时，可以调用get()方法来阻塞等待任务执行完毕并获取计算结果；也可以调用isDone()方法来判断任务是否执行完毕；如果任务执行过程中发生异常，可以通过调用get()方法获取异常信息

public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    
        System.out.println("start");
        
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
        Future future1 = executor.submit(() -> {
    
    
            int result = 0;
        for (int i = 0; i < number; i++) {
    
    
            result ++;
            System.out.println("id:" + Thread.currentThread().getId() + ",name:" + Thread.currentThread().getName() + "====={" + result + "}");
        }
        return result;
        });
		Future future2 = executor.submit(() -> {
    
    
            int result = 0;
        for (int i = 0; i < number; i++) {
    
    
            result ++;
            System.out.println("id:" + Thread.currentThread().getId() + ",name:" + Thread.currentThread().getName() + "====={" + result + "}");
        }
        return result;
        });
        String result1 = (String) future1.get();
        String result2 = (String) future2.get();
        System.out.println(result1);
		System.out.println(result2);
        executor.shutdown();
        System.out.println("end");
    }

其实和上一个方法是一样的，只不过是这边把call()方法中的业务逻辑冗余到了主代码中，耦合性更高了，如果只是一些简单的代码可以使用，复杂的话还是建议搭配callable 一起使用比较好

CompletableFuture

CompletableFuture是Java 8引入的一个非常有用的功能，它可以让我们更轻松地处理异步操作，特别是当这些操作涉及到多个阶段时。
CompletableFuture 继承自 Future 接口，可以在计算完成后获取计算结果，因此它也具备了 Future 的特性。除此之外，它还提供了一些其他的特性：

异步执行和串行执行功能
任务执行完毕后可以触发观察者机制
可以将两个任务组合到一起执行等，处理更加复杂的异步场景。

现在开发来说使用较为复杂的逻辑普遍会使用CompletableFuture

创建CompletableFuture

我们可以使用runAsync()方法直接去异步执行

CompletableFuture.runAsync(() -> {
    
    
    // 在这里执行一些耗时的操作
   
});

异步处理CompletableFuture的结果

我们可以使用CompletableFuture的静态方法supplyAsync()创建一个异步执行的CompletableFuture，并提供一个lambda表达式作为其计算发生器：

CompletableFuture<String> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    
    
    // 在这里执行一些耗时的操作
    return "some result";
});

completableFuture.thenAccept(result -> {
    
    
    System.out.println("Got result: " + result);
});
// 这里可以继续执行其他任务，completableFuture将在后台继续执行并在完成后触发回调函数。

操作两个或多个CompletableFuture

如果我们需要等待多个CompletableFuture都完成后执行某些任务，那么我们可以使用CompletableFuture的静态方法allOf()或anyOf()：

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    
    
    // 在这里执行一些耗时的操作
    return "Result of future 1";
});

CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    
    
    // 在这里执行一些耗时的操作
    return "Result of future 2";
});

CompletableFuture<Void> allFutures = CompletableFuture.allOf(future1, future2);

allFutures.thenRun(() -> {
    
    
	//这边join和get方法都可以 只是抛出异常的区别
    String result1 = future1.join();
    String result2 = future2.join();
    System.out.println("Got both results: " + result1 + " and " + result2);
});

CompletableFuture 默认使用的是ForkJoinPool线程池，如果你想自己定义线程池的话可以使用Executors直接创建一个，但是Executors 是一个工厂类，提供了一些静态方法用于创建线程池，而不是一个线程池本身，因此无法设置线程的详细参数例如：核心线程数，最大线程数，拒绝策略等。如果需要设置这些参数，应该使用 ThreadPoolExecutor 类来手动创建线程池

    /**
     * public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
     *                               int maximumPoolSize,
     *                               long keepAliveTime,
     *                               TimeUnit unit,
     *                               BlockingQueue<Runnable> workQueue,
     *                               ThreadFactory threadFactory,
     *                               RejectedExecutionHandler handler) {}
     * 1. corePoolSize：核心线程数；当提交的任务数大于 corePoolSize 时，线程池会自动扩容。
     *
     * 2. maximumPoolSize：线程池最大线程数；当活动线程数达到该值，并且 workQueue 队列已满，则执行拒绝策略。
     *
     * 3. keepAliveTime：线程空闲超时时间，超过该时间则进行回收。
     *
     * 4. unit：keepAliveTime 的时间单位。
     *
     * 5. workQueue：任务阻塞队列，用于存储提交但尚未执行的任务。
     *
     * 6. threadFactory：线程工厂，用于创建线程。
     *
     * 7. handler：拒绝策略，当线程数量已经达到 maximumPoolSize 并且队列已满时，采取的策略。
     */
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5,
                10,
                10,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue(),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

在springboot中有个方法也用的很频繁——@async,只需要在方法上加上这个注解并在启动类上加上@Enableasync 就可以直接实现多线程异常操作，不过这个多线程的方法和上面讲的还是有些区别的，@async 是调用方法的时候进行多线程异步操作，但是方法中的业务逻辑还是同步的，所以正常可以搭配ComplatableFuture一起使用（当然也可以吧中间的业务逻辑提取出方法再加个@async 哈哈哈哈都可以的）

Java的多线程机制是Java编程中不可或缺的一部分，了解和熟悉Java多线程编程能力将极大地提升程序员的工作效率和编程水平。

Thread

Runnable

Callable（搭配Future）

Future

猜你喜欢