Java多线程Thread VS Runnable详解

进程与线程

进程是程序在处理机中的一次运行。一个进程既包括其所要执行的指令,也包括了执行指令所需的系统资源,不同进程所占用的系统资源相对独立。所以进程是重量级的任务,它们之间的通信和转换都需要操作系统付出较大的开销。

线程是进程中的一个实体,是被系统独立调度和分派的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源,但它可以与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。所以线程是轻量级的任务,它们之间的通信和转换只需要较小的系统开销。

Java支持多线程编程,因此用Java编写的应用程序可以同时执行多个任务。Java的多线程机制使用起来非常方便,用户只需关注程序细节的实现,而不用担心后台的多任务系统。

Java语言里,线程表现为线程类。Thread线程类封装了所有需要的线程操作控制。在设计程序时,必须很清晰地区分开线程对象和运行线程,可以将线程对象看作是运行线程的控制面板。在线程对象里有很多方法来控制一个线程是否运行,睡眠,挂起或停止。线程类是控制线程行为的唯一的手段。一旦一个Java程序启动后,就已经有一个线程在运行。可通过调用Thread.currentThread方法来查看当前运行的是哪一个线程。

线程创建的两种方法

JAVA中创建线程可以通过继承Thread类和实现Runnable接口来创建一个线程。Runnable方式可以避免Thread 方式由于JAVA单继承特性带来的缺陷。Runnable的代码可以被多个线程(Thread实例)共享,适合于多个线程处理同一资源的情况。

  • 继承Thread类
class MyThread extends Thread{
    .....
    @Override
    public void run(){

    }

}

MyThread mt=new MyThread();
mt.start();
  • 实现Runnable接口
class MyThread implements Runnable{
    ....
    @Override
    public void run(){

    }
}

MyThread mt=new MyThread();
Thread td=new Thread(mt);
sd.start();

Thread&Runnable分别模拟卖火车票

  • Thread方式
class MyThread extends Thread
{
    private int ticketsCont=5; //一共有5张火车票

    private String name; //窗口, 也即是线程的名字

    public MyThread(String name){
        this.name=name;
    }

    @Override
    public void run(){
        
        while(ticketsCont>0){
            ticketsCont--; //如果还有票,就卖掉一张票
            System.out.println(name+"卖掉了1张票,剩余票数为:"+ticketsCont);
        }
        
    }
}

public class TicketsThread
{
    public static void main(String args[]){
        
        //创建三个线程,模拟三个窗口卖票
        MyThread mt1=new MyThread("窗口1");
        MyThread mt2=new MyThread("窗口2");
        MyThread mt3=new MyThread("窗口3");

        //启动三个线程,也即是窗口,开始卖票
        mt1.start();
        mt2.start();
        mt3.start();

    }
}
  • Runnable方式
class MyThread2 implements Runnable
{
    private int ticketsCont=1000; //一共有5张火车票
    
    @Override
    public void run(){
        
            
            while(true){
                 synchronized(this){
                    if(ticketsCont<=0){
                        break;
                    }
                    ticketsCont--; //如果还有票,就卖掉一张票
                    
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖掉了1张票,剩余票数为:"+ticketsCont);
                    
                    /*try{
                        Thread.sleep(50);  //通过阻塞程序来查看效果
                    }
                    catch(Exception e){
                        System.out.println(e);
                    }*/

                }
            }
        
    }



    /*@Override  //不加同步锁
    public void run(){
        while(ticketsCont>0){
            ticketsCont--; //如果还有票,就卖掉一张票
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖掉了1张票,剩余票数为:"+ticketsCont);
        }
    }*/
}

public class TicketsRunnable
{
    public static void main(String args[]){
        
        MyThread2 mt=new MyThread2();
        //创建三个线程来模拟三个售票窗口
        Thread th1=new Thread(mt,"窗口1");
        Thread th2=new Thread(mt,"窗口2");
        Thread th3=new Thread(mt,"窗口3");

        //启动三个线程,也即是三个窗口,开始卖票
        th1.start();
        th2.start();
        th3.start();
        

    }
}

线程的生命周期

  • 创建:新建一个线程对象,如Thread thd=new Thread()
  • 就绪:创建了线程对象后,调用了线程的start()方法(此时线程知识进入了线程队列,等待获取CPU服务 ,具备了运行的条件,但并不一定已经开始运行了)
  • 运行:处于就绪状态的线程,一旦获取了CPU资源,便进入到运行状态,开始执行run()方法里面的逻辑
  • 终止:线程的run()方法执行完毕,或者线程调用了stop()方法,线程便进入终止状态
  • 阻塞:一个正在执行的线程在某些情况系,由于某种原因而暂时让出了CPU资源,暂停了自己的执行,便进入了阻塞状态,如调用了sleep()方法

线程的分类

  • 用户线程:运行在前台,执行具有的任务程序的主线程,连接网络的子线程等都是用户线程
  • 守护线程:运行在后头,为其他前台线程服务。一旦所有用户线程都结束运行,守护线程会随JVM一起结束工作。可以通过调用Thread类的setDaemon(true)方法来设置当前的线程为守护线程,该方法必须在start()方法之前调用,否则会抛出 IllegalThreadStateException异常。在守护线程中产生的新线程也是守护线程。不是所有的任务都可以分配给守护线程来执行,比如读写操作或者计算逻辑。

守护线程测试案例

场景:一个主线程,一个守护线程,守护线程会在很长一段时间内向本地文件中写入数据,主线程进入阻塞状态等待用户的输入,一旦确认了用户的输入阻塞就会解除掉,主线程继续运行直到结束,守护线程也会随虚拟机一同结束。

import java.io.*;
import java.util.Scanner;

class Daemon  implements Runnable
{
    @Override
    public void run(){
        System.out.println("进入守护线程");
        try{
            writeToFile();
        }
        catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("退出守护线程");
    }


    private void writeToFile() throws Exception{
            File filename=new File("F:/慕课网(imooc)/细说多线程之Thread VS Runnable/daemon.txt");
            OutputStream os=new FileOutputStream(filename,true);
            int count=0;
            while(count<999){
                os.write(("\r\nword"+count).getBytes());
                System.out.println("守护线程"+Thread.currentThread().getName()+"向文件中写入word"+count++);
                Thread.sleep(1000);
            }
    }
}

public class DaemonThreadDemo
{
    public static void main(String args[]){
        System.out.println("进入主线程"+Thread.currentThread().getName());
        Daemon daemonThread=new Daemon();
        Thread thread =new Thread(daemonThread);
        thread.setDaemon(true);
        thread.start();

        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        sc.next();

        System.out.println("退出主线程"+Thread.currentThread().getName());

        
    }
}

测试结果

使用jstack生成线程快照

jstack工具到jdk安装目录bin文件夹下。jstack能生成JVM当前时刻线程的快照(threaddump, 即当前进程中所有线程的信息)。帮助定位程序问题出现的原因,如长时间停顿、CPU占用率过高等。

使用方法

jstack [-l] <pid> : [-l]可有可无,表示关于锁的二位信息;<pid>表示进程ID。

总结

建议使用Runnable这种方式创建线程。 程序中的同一资源指的是同一个Runnable对象。安全的卖票程序中需要加入同步synchronized。

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