Java基礎夯實之執行緒問題全面解析

2022-11-03 14:02:24

1. 執行緒是什麼

作業系統支援多個應用程式並行執行，每個應用程式至少對應一個程序，彼此之間的操作和資料不受干擾，彼此通訊一般採用管道通訊、訊息佇列、共用記憶體等方式。當一個程序需要磁碟IO的時候，CPU就切換到另外的程序，提高了CPU利用率。

有了程序，為什麼還要執行緒？因為程序的成本太高了。

啟動新的程序必須分配獨立的記憶體空間，建立資料表維護它的程式碼段、堆疊段和資料段，這是昂貴的多工工作方式。執行緒可以看作輕量化的程序。執行緒之間使用相同的地址空間，切換執行緒的時間遠小於切換程序的時間。

程序是資源分配的最小單位，而執行緒是CPU排程的最小單位。每一個程序中至少有一個執行緒，同一程序的所有執行緒共用該程序的所有資源，多個執行緒可以完成多個不同的任務，也就是我們常說的並行多執行緒。

2. 怎樣建立執行緒

建立執行緒常用的有四種方式，分別是：

繼承Thread類
實現Runnable介面
實現Callable介面
使用執行緒池建立

分別看一下怎麼具體怎麼使用程式碼建立的？

2.1 繼承Thread類

public class ThreadDemo {

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new MyThread();
        thread.start(); // 啟動執行緒
    }
}

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("關注公眾號:一燈架構");
    }
}

輸出結果：

關注公眾號:一燈架構

start方法用來啟動執行緒，只能被呼叫一次。

run方法是執行緒的核心方法，業務邏輯都寫在run方法中。

2.2 實現Runnable介面

public class ThreadDemo {

    public static void main(String[] args) {
				MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread thread1 = new Thread(myRunnable, "執行緒1");
        Thread thread2 = new Thread(myRunnable, "執行緒2");
        thread1.start(); // 啟動執行緒1
        thread2.start(); // 啟動執行緒2
    }
}

class MyRunnable implements Runnable {
    private int count = 5;

    @Override
    public void run() {
        while (count > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                    + "，關注公眾號:一燈架構，" + count--);
        }
    }
}

輸出結果：

執行緒2，關注公眾號:一燈架構，4
執行緒1，關注公眾號:一燈架構，5
執行緒1，關注公眾號:一燈架構，2
執行緒1，關注公眾號:一燈架構，1
執行緒2，關注公眾號:一燈架構，3

需要把Runnable範例放到Thread類中，才能執行，Thread物件才是真正的執行緒物件。

使用實現Runnable介面建立執行緒方式，相比繼承Thread類建立執行緒，優點是：

實現的方式沒有類的單繼承性的侷限性
實現的方式更適合來處理多個執行緒有共用資料的情況

2.3 實現Callable介面

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        MyCallable myCallable = new MyCallable();
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<String>(myCallable);
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();
        System.out.println(futureTask.get());
    }
}

class MyCallable implements Callable {
    @Override
    public String call() throws Exception {
        return "關注公眾號:一燈架構";
    }
}

輸出結果：

關注公眾號:一燈架構

實現Callable介面的執行緒範例物件，配合FutureTask使用，可以接收返回值。

2.4 使用執行緒池建立

public class ThreadDemo {

    public static void main(String[] args)  {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        executorService.execute(() -> System.out.println("關注公眾號:一燈架構"));
    }
}

輸出結果：

關注公眾號:一燈架構

使用執行緒池建立執行緒是工作開發中最常用的方式，優點是：

執行緒池幫忙管理物件的建立與銷燬，減輕開發者工作量
執行緒池幫忙管理任務的呼叫，資源的建立與分配
複用執行緒和物件，提高使用效率

3. 執行緒的狀態

執行緒共有6種狀態，分別是NEW（初始化）、RUNNABLE（可執行）、WAITING（等待）、TIMED_WAITING（超時等待）、BLOCKED（阻塞）、TERMINATED（終止）。

1.NEW（初始化）

表示建立執行緒物件之後，還沒有呼叫start方法。

2.RUNNABLE（可執行）

表示呼叫start方法之後，等待CPU排程。為了便於理解，通常又把RUNNABLE分別RUNNING（執行中）和READY（就緒）。處在RUNNING（執行中）狀態的執行緒可以呼叫yield方法，讓出CPU時間片，然後跟其他處於READY（就緒）一起等待被排程。

3.WAITING（等待）

處於RUNNABLE狀態的執行緒呼叫wait方法之後，就處於等待狀態，需要其他執行緒顯示地喚醒。

4.TIMED_WAITING（超時等待）

處於RUNNABLE狀態的執行緒呼叫wait(long)方法之後，就處於等待狀態，需要其他執行緒顯示地喚醒。

5.BLOCKED（阻塞）

等待進入synchronized方法/程式碼塊，處於阻塞狀態。

6.TERMINATED（終止）

表示執行緒已經執行結束。

4. 執行緒常用方法

說一下執行緒有哪些常用的方法。

方法定義	含義	使用方式
public synchronized void start() {……}	啟動執行緒	MyThread myThread = new MyThread(); myThread.start();
public static native Thread currentThread();	獲取當前執行緒範例物件	Thread thread = Thread.currentThread();
public static native void yield();	讓出CPU時間片	Thread.yield();
public static native void sleep(long millis);	睡眠指定時間	Thread.sleep(1L);
public void interrupt() {……}	中斷執行緒	MyThread myThread = new MyThread(); myThread.interrupt();
public static boolean interrupted() {……}	判斷執行緒是否已中斷	MyThread myThread = new MyThread(); boolean interrupted = myThread.isInterrupted();
public final native boolean isAlive();	判斷執行緒是否是存活狀態	MyThread myThread = new MyThread(); boolean alive = myThread.isAlive();
public final String getName() {……}	獲取執行緒名稱	MyThread myThread = new MyThread(); String name = myThread.getName();
public State getState() {……}	獲取執行緒狀態	MyThread myThread = new MyThread(); Thread.State state = myThread.getState();
public long getId() {……}	獲取執行緒ID	MyThread myThread = new MyThread(); long id = myThread.getId();
public final void join() {……}	等待其他執行緒執行完再執行	MyThread myThread = new MyThread(); myThread.join();

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Java基礎夯實之執行緒問題全面解析

目錄

1. 執行緒是什麼

2. 怎樣建立執行緒

2.1 繼承Thread類

2.2 實現Runnable介面

2.3 實現Callable介面

2.4 使用執行緒池建立

3. 執行緒的狀態

4. 執行緒常用方法

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