Java_多线程

一、多线程

同学们，接下来我们来学习一个全新而且非常重要的知识，叫做多线程。首先和同学们聊聊什么是线程？线程其实是程序中的一条执行路径。

我们之前写过的程序，其实都是单线程程序，如下图代码，如果前面的for循环没有执行完，for循环下面的代码是不会执行的。

怎样的程序才是多线程程序呢？ 如下图所示，12306网站就是支持多线程的，因为同时可以有很多人一起进入网站购票，而且每一个人互不影响。再比如百度网盘，可以同时下载或者上传多个文件。这些程序中其实就有多条执行路径，每一条执行执行路径就是一条线程，所以这样的程序就是多线程程序。

认识了什么是多线程程序，那如何使用Java创建线程呢？ Java提供了几种创建线程的方式。

1.1 线程创建方式1

Java为开发者提供了一个类叫做Thread，此类的对象用来表示线程。创建线程并执行线程的步骤如下

1.定义一个子类继承Thread类，并重写run方法
2.创建Thread的子类对象
3.调用start方法启动线程（启动线程后，会自动执行run方法中的代码）

代码如下

public class MyThread extends Thread{
    // 2、必须重写Thread类的run方法
    @Override
    public void run() {
        // 描述线程的执行任务。
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("子线程MyThread输出：" + i);
        }
    }
}

再定义一个测试类，在测试类中创建MyThread线程对象，并启动线程

public class ThreadTest1 {
    // main方法是由一条默认的主线程负责执行。
    public static void main(String[] args) {
        // 3、创建MyThread线程类的对象代表一个线程
        Thread t = new MyThread();
        // 4、启动线程（自动执行run方法的）
        t.start(); 
 
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("主线程main输出：" + i);
        }
    }
}

打印结果如下图所示，我们会发现MyThread和main线程在相互抢夺CPU的执行权（注意：哪一个线程先执行，哪一个线程后执行，目前我们是无法控制的，每次输出结果都会不一样）

最后我们还需要注意一点：不能直接去调用run方法，如果直接调用run方法就不认为是一条线程启动了，而是把Thread当做一个普通对象，此时run方法中的执行的代码会成为主线程的一部分。

1.2 线程创建方式2

接下来我们学习线程的第二种创建方式。Java为开发者提供了一个Runnable接口，该接口中只有一个run方法，意思就是通过Runnable接口的实现类对象专门来表示线程要执行的任务。具体步骤如下

1.先写一个Runnable接口的实现类，重写run方法(这里面就是线程要执行的代码)
2.再创建一个Runnable实现类的对象
3.创建一个Thread对象，把Runnable实现类的对象传递给Thread
4.调用Thread对象的start()方法启动线程（启动后会自动执行Runnable里面的run方法）

代码如下：先准备一个Runnable接口的实现类

/**
 * 1、定义一个任务类，实现Runnable接口
 */
public class MyRunnable implements Runnable{
    // 2、重写runnable的run方法
    @Override
    public void run() {
        // 线程要执行的任务。
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("子线程输出 ===》" + i);
        }
    }
}

再写一个测试类，在测试类中创建线程对象，并执行线程

public class ThreadTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 3、创建任务对象。
        Runnable target = new MyRunnable();
        // 4、把任务对象交给一个线程对象处理。
        //  public Thread(Runnable target)
        new Thread(target).start();
 
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("主线程main输出 ===》" + i);
        }
    }
}

运行上面代码，结果如下图所示 （注意：没有出现下面交替执行的效果，也是正常的）

主线程main输出 ===》1
主线程main输出 ===》2
主线程main输出 ===》3
子线程输出 ===》1
子线程输出 ===》2
子线程输出 ===》3
子线程输出 ===》4
子线程输出 ===》5
主线程main输出 ===》4
主线程main输出 ===》5

1.3 线程创建方式2—匿名内部类

注意了，现在这种写法不是新知识。只是将前面第二种方式用匿名内部类改写一下。因为同学们在看别人写的代码时，有可能会看到这种写法。你知道是怎么回事就可以了。

刚刚我们学习的第二种线程的创建方式，需要写一个Runnable接口的实现类，然后再把Runnable实现类的对象传递给Thread对象。

现在我不想写Runnable实现类，于是可以直接创建Runnable接口的匿名内部类对象，传递给Thread对象。

代码如下

public class ThreadTest2_2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、直接创建Runnable接口的匿名内部类形式（任务对象）
        Runnable target = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 1; i <= 5; i++) {
                    System.out.println("子线程1输出：" + i);
                }
            }
        };
        new Thread(target).start();
 
        // 简化形式1：
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 1; i <= 5; i++) {
                    System.out.println("子线程2输出：" + i);
                }
            }
        }).start();
 
        // 简化形式2：
        new Thread(() -> {
                for (int i = 1; i <= 5; i++) {
                    System.out.println("子线程3输出：" + i);
                }
        }).start();
 
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("主线程main输出：" + i);
        }
    }
}

1.4 线程的创建方式3

接下来，学习线程的第三种创建方式。已经有两种了为什么还有要第三种呢？ 这样，我们先分析一下前面两种都存在的一个问题。然后再引出第三种可以解决这个问题。

• 假设线程执行完毕之后有一些数据需要返回，前面两种方式重写的run方法均没有返回结果。

  public void run(){
      ...线程执行的代码...
  }
  

• JDK5提供了Callable接口和FutureTask类来创建线程，它最大的优点就是有返回值。

在Callable接口中有一个call方法，重写call方法就是线程要执行的代码，它是有返回值的

public T call(){
    ...线程执行的代码...
    return 结果;
}

第三种创建线程的方式，步骤如下

1.先定义一个Callable接口的实现类，重写call方法
2.创建Callable实现类的对象
3.创建FutureTask类的对象，将Callable对象传递给FutureTask
4.创建Thread对象，将Future对象传递给Thread
5.调用Thread的start()方法启动线程(启动后会自动执行call方法)
   等call()方法执行完之后，会自动将返回值结果封装到FutrueTask对象中
    
6.调用FutrueTask对的get()方法获取返回结果

代码如下：先准备一个Callable接口的实现类

/**
 * 1、让子类继承Thread线程类。
 */
public class MyThread extends Thread{
    // 2、必须重写Thread类的run方法
    @Override
    public void run() {
        // 描述线程的执行任务。
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("子线程MyThread输出：" + i);
        }
    }
}

再定义一个测试类，在测试类中创建线程并启动线程，还要获取返回结果

public class ThreadTest3 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 3、创建一个Callable的对象
        Callable<String> call = new MyCallable(100);
        // 4、把Callable的对象封装成一个FutureTask对象（任务对象）
        // 未来任务对象的作用？
        // 1、是一个任务对象，实现了Runnable对象.
        // 2、可以在线程执行完毕之后，用未来任务对象调用get方法获取线程执行完毕后的结果。
        FutureTask<String> f1  = new FutureTask<>(call);
        // 5、把任务对象交给一个Thread对象
        new Thread(f1).start();
 
 
        Callable<String> call2 = new MyCallable(200);
        FutureTask<String> f2  = new FutureTask<>(call2);
        new Thread(f2).start();
 
 
        // 6、获取线程执行完毕后返回的结果。
        // 注意：如果执行到这儿，假如上面的线程还没有执行完毕
        // 这里的代码会暂停，等待上面线程执行完毕后才会获取结果。
        String rs = f1.get();
        System.out.println(rs);
 
        String rs2 = f2.get();
        System.out.println(rs2);
    }
}