Java多线程之Thread和Runnable以及Callable接口多线程的简单实现(适合小白入门,十分简单)

Java多线程之Thread和Runnable

  • 一、介绍
    • 1、程序
    • 2、进程
    • 3、线程
    • 4、整体思路
    • 5、注意
  • 二、Thread
    • 1、思路流程
    • 2、样例代码
    • 3、多线程下载图片
  • 三、Runnable
    • 1、思路流程
    • 2、样例代码
    • 3、多线程下载图片
  • 四、Callable接口(仅作了解)
    • 1、具体流程
    • 2、优点
    • 3、样例
  • 五、两者比较(Thread与Runnable)
    • 1、Thread类
    • 2、Runnable接口
    • 3、并发问题
      • 3.1 问题场景
      • 3.2 样例
  • 六、多线程模拟龟兔赛跑
    • 1、具体代码

一、介绍

1、程序

程序是指令和数据的有序集合,其本身没有任何运行的含义,是一个静态的概念。

2、进程

执行程序的一次执行过程,是一个动态的概念,是系统资源分配的单位。

3、线程

通常在一个进程中可以包含若干个线程,当然一个进程中至少有一个线程。线程是CPU调度和执行的单位

4、整体思路

(1)线程是就是独立的执行路径。
(2)在程序运行时,即使没有自己创建线程,后台也会有多个线程,如主线程,gc线程。
(3)main()称之为主线程,为系统的入口,用于执行整个程序。
(4)在一个进程中,如果开辟了多个线程,线程的运行由调度器安排调度,调度器是与操作系统紧密相关的,先后顺序不能人为干预。
(5)对同一份资源操作时,会存在资源抢夺的问题,需要加入并发控制。
(6)线程会带来额外的开销。
(7)每个线程在自己工作内存交互,内存控制不当会造成数据不一致。

5、注意

很多的多线程是模拟出来的,真正的多线程是指有多个cpu,即多核,如服务器。如果是模拟出来的多线程,即在一个cpu的情况下,在同一个时间点,cpu只能执行一个代码,因为切换的很快,所以就有同时执行的错觉。

二、Thread

1、思路流程

(1)自定义线程类继承Thread类
(2)重写run( )方法,编写线程执行体
(3)创建线程对象,调用start ( )方法启动线程
(4)线程不一定立即执行,CPU安排调度

2、样例代码

package com.example.multithreading.demo1;

// 创建线程方式一:继承Thread类,重写run()方法,调用start开启线程

// 总结:注意,线程开启不一定立即执行,由CPU调度执行
public class ThreadTest1 extends Thread{

    @Override
    public void run(){
        // run方法线程体
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("线程" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        // main线程,主线程
        // 创建一个线程对象
        ThreadTest1 threadTest1 = new ThreadTest1();
        // 调用start()方法开启线程
        threadTest1.start();

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("主线程");
        }
    }

}

结果
Java多线程之Thread和Runnable以及Callable接口多线程的简单实现(适合小白入门,十分简单)_第1张图片

3、多线程下载图片

package com.example.multithreading.demo1;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

// 实现多线程同步下载图片
public class ThreadTest2 extends Thread{

    // 网络图片地址
    private String url;
    // 保存的文件名
    private String name;

    public ThreadTest2(String url, String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    // 下载图片线程的执行体
    @Override
    public void run(){
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url, name);
        System.out.println("下载了文件名为:" + name);

    }

    public static void main(String[] args){
        ThreadTest2 threadTest1 = new ThreadTest2("http://www.pp3.cn/uploads/allimg/200710/14-200G00Z321.jpg","风景图1.jpg");
        ThreadTest2 threadTest2 = new ThreadTest2("http://www.pp3.cn/uploads/allimg/200710/14-200G00Z321.jpg","风景图2.jpg");
        ThreadTest2 threadTest3 = new ThreadTest2("http://www.pp3.cn/uploads/allimg/200710/14-200G00Z321.jpg","风景图3.jpg");
        threadTest1.start();
        threadTest2.start();
        threadTest3.start();
    }

}

// 下载器
class WebDownloader{
    // 下载方法
    public void downloader(String url, String name){
        try{
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (MalformedURLException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}


结果
Java多线程之Thread和Runnable以及Callable接口多线程的简单实现(适合小白入门,十分简单)_第2张图片

三、Runnable

1、思路流程

(1)定义一个类实现Runnable接口
(2)实现run( )方法,编写线程执行体
(3)创建线程对象,调用start( )方法启动线程
(因为java单继承的局限性,推荐使用Runnable对象)

2、样例代码

package com.example.multithreading.demo1;

// 创建线程方式2:实现runnable接口,重写run方法,执行线程需要丢入runnable接口实现类,调用start方法
public class ThreadTest3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        // run方法线程体
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("线程" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        // 创建runnable接口的实现类对象
        ThreadTest3 threadTest3 = new ThreadTest3();

        // 创建线程对象,通过线程对象来开启线程代理
        new Thread(threadTest3).start();

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("主线程");
        }
    }
}

结果
Java多线程之Thread和Runnable以及Callable接口多线程的简单实现(适合小白入门,十分简单)_第3张图片

3、多线程下载图片

package com.example.multithreading.demo1;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

public class ThreadTest3_1 implements Runnable{

    // 网络图片地址
    private String url;
    // 保存的文件名
    private String name;

    public ThreadTest3_1(String url, String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    // 下载图片线程的执行体
    @Override
    public void run(){
        WebDownloader2 webDownloader2 = new WebDownloader2();
        webDownloader2.downloader(url, name);
        System.out.println("下载了文件名为:" + name);

    }

    public static void main(String[] args){
        ThreadTest2 threadTest1 = new ThreadTest2("http://www.pp3.cn/uploads/allimg/200710/14-200G00Z321.jpg","风景图1.jpg");
        ThreadTest2 threadTest2 = new ThreadTest2("http://www.pp3.cn/uploads/allimg/200710/14-200G00Z321.jpg","风景图2.jpg");
        ThreadTest2 threadTest3 = new ThreadTest2("http://www.pp3.cn/uploads/allimg/200710/14-200G00Z321.jpg","风景图3.jpg");
        new Thread(threadTest1).start();
        new Thread(threadTest2).start();
        new Thread(threadTest3).start();
    }

}


// 下载器
class WebDownloader2{
    // 下载方法
    public void downloader(String url, String name){
        try{
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (MalformedURLException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

结果
Java多线程之Thread和Runnable以及Callable接口多线程的简单实现(适合小白入门,十分简单)_第4张图片

四、Callable接口(仅作了解)

1、具体流程

(1)实现Callable接口,需要返回值类型
(2)重写call方法,需要抛出异常
(3)创建目标对像
(4)创建执行服务:ExecutorService ser = Excecutors.newFixedThreadPool(1);
(5)提交执行:Future result1 = ser.submit(t1);
(6)获取结果:boolean r1 = result1.get()
(7)关闭服务:ser.shutdownNow()

2、优点

可以定义返回值
可以抛出异常

3、样例

package com.example.multithreading.demo2;

import com.example.multithreading.demo1.ThreadTest2;
import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;

public class CallableTest implements Callable<Boolean> {

    // 网络图片地址
    private String url;
    // 保存的文件名
    private String name;

    public CallableTest(String url, String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    // 下载图片线程的执行体
    @Override
    public Boolean call(){
        WebDownloader3 webDownloader = new WebDownloader3();
        webDownloader.downloader(url, name);
        System.out.println("下载了文件名为:" + name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CallableTest t1 = new CallableTest("http://www.pp3.cn/uploads/allimg/200710/14-200G00Z321.jpg","风景图1.jpg");
        CallableTest t2 = new CallableTest("http://www.pp3.cn/uploads/allimg/200710/14-200G00Z321.jpg","风景图2.jpg");
        CallableTest t3 = new CallableTest("http://www.pp3.cn/uploads/allimg/200710/14-200G00Z321.jpg","风景图3.jpg");

        // 创建执行服务
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);

        // 提交执行
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);

        // 获取结果
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();

        System.out.println(rs1);
        System.out.println(rs2);
        System.out.println(rs3);

        // 关闭服务
        ser.shutdownNow();
    }
}

// 下载器
class WebDownloader3{
    // 下载方法
    public void downloader(String url, String name){
        try{
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (MalformedURLException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

结果
Java多线程之Thread和Runnable以及Callable接口多线程的简单实现(适合小白入门,十分简单)_第5张图片

五、两者比较(Thread与Runnable)

1、Thread类

(1)子类继承Thread类具备多线程能力
(2)启动线程:子类对象.start( )
(不建议使用:避免OOP单继承局限性)

ThreadTest1 threadTest1 = new ThreadTest1();
threadTest1.start();

2、Runnable接口

(1)实现接口Runnable具有多线程能力
(2)启动线程:传入目标对象 + Thread对象.start( )
(推荐使用:避免单继承局限性,灵活方便,方便同一个对象被多个线程使用)

// 一份资源
ThreadTest threadTest = new ThreadTest();
// 多个代理
new Thread(threadTest, "张三").start();
new Thread(threadTest, "李四").start();
new Thread(threadTest, "王五").start();

3、并发问题

3.1 问题场景

多个线程操作同一个资源的情况下,线程不安全,数据会出现紊乱。

3.2 样例

package com.example.multithreading.demo1;

// 多个线程同时操作同一个对像
// 买票
public class ThreadTest4 implements Runnable{

    private int num = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (num <= 0) {
                break;
            }

            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->拿到了第" + num-- + "张票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadTest4 threadTest4= new ThreadTest4();
        new Thread(threadTest4, "张三").start();
        new Thread(threadTest4,"李四").start();
        new Thread(threadTest4,"王五").start();
    }
}

结果
Java多线程之Thread和Runnable以及Callable接口多线程的简单实现(适合小白入门,十分简单)_第6张图片

六、多线程模拟龟兔赛跑

1、具体代码

package com.example.multithreading.demo1;

// 模拟龟兔赛跑
public class TortoiseAndRabbitRace implements Runnable {

    // 定义胜利者
    private static String winner;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            // 模拟兔子休息
            if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i%10==0){
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }

            // 判断比赛是否结束
            boolean flag = gameOver(i);

            if (flag) {
                break;
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "跑了" + i + "步");
        }
    }

    // 判断是否完成比赛
    private boolean gameOver(int steps) {
        // 判断是否有胜利者
        if(winner != null){
            // 已经存在胜利者
            return true;
        }
        if (steps >= 100){
            winner = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println("winner is " + winner);
            return true;
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        TortoiseAndRabbitRace race = new TortoiseAndRabbitRace();
        new Thread(race,"兔子").start();
        new Thread(race,"乌龟").start();
    }
}

结果
Java多线程之Thread和Runnable以及Callable接口多线程的简单实现(适合小白入门,十分简单)_第7张图片

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