Java中的多线程

分类： java 2012-09-26 11:17  365人阅读  评论(0)  收藏  举报

java 任务 thread exception 多线程 string

一、提要
java中的多线程算是java中的一个 很大的难点 ，虽然 看了 很多书 ，相信对于 很多 接触 java不够 深的人来说 ，多线程永远都是心中的痛！
今天我们 就 通过大量的 例子 来 彻底把它征服 .


二、Runable接口
实现 Runable接口 是 实现多线程 的 一种方法。看例子 

 <span style="font-size:14px;">package thread;
 public class LiftOff implements Runnable {
 protected int countDown = 10; // Default
 private static int taskCount = 0;
 private final int id = taskCount++;
 public LiftOff() {}
 public LiftOff(int countDown) {
 this.countDown = countDown;
 }
 public String status() {
 return "#" + id + "(" +
 (countDown > 0 ? countDown : "Liftoff!") + "), ";
 }
 public void run() {
 while(countDown-- > 0) {
 System.out.print(status());
 Thread.yield();
 }
 }
 } </span>

这个类的实现了 一个线程 ：implements了Runable接口 ，实现了 run方法。
通常情况下，run方法中都会有意个循环 ，直到任务结束的时候才会跳出来。
线程的主要任务是循环十次，每次打印出 终端 状态。Thread.yield()的作用是如果线程队列中有线程等待，则阻塞自己，
将资源 交给 下一个等待的线程。


在main函数中 调用如下：

 <span style="font-size:14px;">package thread;
 public class Main {
 public static void main(String[] arges)
 {
 LiftOff tmp=new LiftOff();
 tmp.run();
 System.out.println("Waiting for LiftOff");
 }
 }
 </span>

将类型初始化实例时候 ，直接 调用run方法，线程就会开始运行。
运行结果：
#0(9), #0(8), #0(7), #0(6), #0(5), #0(4), #0(3), #0(2), #0(1), #0(Liftoff!), Waiting for LiftOff
这里实际上并没有线程的概念，只是用到了一些简单的函数调用。
真正的线程需要将Runable装到一个Thread中去。


三、Thread实例
传统的使用Runable对象的方法就是把它作为一个参数传给Thread的构造函数作为参数，然后调用Thread的start()方法来启动线程。
start()方法对Runale进行 了 一些 必要的初始化，然后调用Runable的run方法。
将原main函数改写如下：

 <span style="font-size:14px;">package thread;
 public class Main {
 public static void main(String[] arges)
 {
 Thread t = new Thread(new LiftOff());
 t.start();
 System.out.println("Waiting for LiftOff");


 }
 }</span>

运行结果：
Waiting for LiftOff
#0(9), #0(8), #0(7), #0(6), #0(5), #0(4), #0(3), #0(2), #0(1), #0(Liftoff!), 


运行的结果和之前的例子类似，但“Waiting for LiftOff“出现的位置不同了。
原理：在程序的第五行声明了一个线程，并初始化，一个LiftOff对象作为参数传进去。
第六行通过线程调用启动了t线程，但main线程还可以继续干自己的事，cpu给的时间片还没用完，于是“Waiting for LiftOff”就先被打印出来了，之后时间片被用完了，资源交给t线程，运行的内容被打印出来了。
下面是在main中启动多个线程：

 <span style="font-size:14px;">package thread;
 public class Main {


 public static void main(String[] arges)
 {
 for(int i = 0; i < 5; i++)
 new Thread(new LiftOff()).start();
 System.out.println("Waiting for LiftOff");
 }
 }</span>

修改一下LiftOff类：

 <span style="font-size:14px;">package thread;
 public class LiftOff implements Runnable {
 private static int taskCount = 0;
 private final int id = taskCount++;
 public LiftOff() {}
 public void run() {
 System.out.println("startThreadId: " + id);
 try {
 Thread.sleep(1000);
 } catch (InterruptedException ignored) {
 }
 System.out.println("endTHreadId: " + id);
 }
 } </span>

运行结果：
startThreadId: 0
startThreadId: 1
startThreadId: 2
startThreadId: 3
Waiting for LiftOff
startThreadId: 4
endTHreadId: 0
endTHreadId: 1
endTHreadId: 2
endTHreadId: 3
endTHreadId: 4




运行的结果反映了多线程运行的时候线程的调度。调度的规则主要由线程管理器来决定，在多核心的计算机中，线程管理器会把线程交由不同的cpu来完成。
由于线程的调度机制并不是确定的，不同版本的jdk所得到的结果是不同的。
对于打印结果的理解：运行之后哦main线程尝试创建5个线程，但在创建#3进程的时候时间片用完了，main的Thread进入等待队列，接着时间片论转到最先进入线程队列的#0进程->#0时间片用完（线程还没销毁）->时间片轮转到#1->#1时间片用完....(看不懂的要回头学一下操作系统中进程管理的知识)。


四、使用Executors
线程池由 Executor 框架提供。 Executor 框架将处理请求任务的提交和它的执行解耦。可以制定执行策略。在线程池中执行线程可以重用已经存在的线程，而不是创建新的线程，可以在处理多请求时抵消线程创建、消亡产生的开销。
ExecutorService 的几个重要方法：
1、shutdown方法：这个方法会平滑地关闭ExecutorService，当我们调用这个方法时，ExecutorService停止接受任何新的任务且等待已经提交的任务执行完成(已经提交的任务会分两类：一类是已经在执行的，另一类是还没有开始执行的)，当所有已经提交的任务执行完毕后将会关闭ExecutorService。
2、awaitTermination方法：这个方法有两个参数，一个是timeout即超时时间，另一个是unit即时间单位。这个方法会使线程等待timeout时长，当超过timeout时间后，会监测ExecutorService是否已经关闭，若关闭则返回true，否则返回false。一般情况下会和shutdown方法组合使用
直接看代码：

 <span style="font-size:14px;">package thread;
 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 import java.util.concurrent.Executors;
 public class Main {


 public static void main(String[] arges)
 {
 //ExecutorService exec = Executors.newSingleThreadExecutor();
 ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(3);
 for(int i = 0; i <5; i++)
 {
 try{
 exec.execute(new LiftOff());
 //Thread.sleep(1000);
 }catch(Exception e)
 {
 e.printStackTrace();
 }
 }
 exec.shutdown();
 System.out.println("Waiting for LiftOff");
 }
 }</span>

运行结果：
startThreadId: 0
startThreadId: 1
Waiting for LiftOff
startThreadId: 2
endThreadId: 0       
startThreadId: 3
endThreadId: 1       
startThreadId: 4
endThreadId: 2       
endThreadId: 3       
endThreadId: 4       




newCachedThreadPool()创建一个可根据需要创建新线程的线程池，newSingleThreadExecutor（）约等于newFixedThreadPool(1)


SingleThreadExecutor运行结果：
Waiting for LiftOff
startThreadId: 0
endThreadId: 0       
startThreadId: 1
endThreadId: 1       
startThreadId: 2
endThreadId: 2       
startThreadId: 3
endThreadId: 3       
startThreadId: 4
endThreadId: 4       
    


CachedThreadPool运行结果：
startThreadId: 0
startThreadId: 1
startThreadId: 2
startThreadId: 3
Waiting for LiftOff
startThreadId: 4
endThreadId: 0       
endThreadId: 1       
endThreadId: 2       
endThreadId: 3       
endThreadId: 4       
     


Executors还是有点难理解，需要很多的实战才能有更好的体会，这里点到为止。




五、Callable 和 Future接口   
 Callable是类似于Runnable的接口，实现Callable接口的类和实现Runnable的类都是可被其它线程执行的任务。   
 Callable和Runnable有几点不同：   
 （1）Callable规定的方法是call()，而Runnable规定的方法是run().   
 （2）Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值的。   
 （3）call()方法可抛出异常，而run()方法是不能抛出异常的。   
（4）运行Callable任务可拿到一个Future对象，   
 Future 表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。   
 通过Future对象可了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取任务执行的结果。   

代码示例：

 <span style="font-size:14px;">import java.util.concurrent.Callable;
 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 import java.util.concurrent.Executors;
 import java.util.concurrent.Future;
 public class CallableTest {
     /** *//**
      * 自定义一个任务类，实现Callable接口
      */
     public static class MyCallableClass implements Callable{
         // 标志位
         private int flag = 0;
         public MyCallableClass(int flag){
             this.flag = flag;
         }
         public String call() throws Exception{
             if (this.flag == 0){
                 // 如果flag的值为0，则立即返回
                 return "flag = 0";
             }
             if (this.flag == 1){
                 // 如果flag的值为1，做一个无限循环
                 try {
                     while (true) {
                         System.out.println("looping.");
                         Thread.sleep(2000);
                     }
                 } catch (InterruptedException e) {
                 //如果线程被终止，打印提示
                     System.out.println("Interrupted");
                 }
                 return "false";
             } else {
                 // falg不为0或者1，则抛出异常
                 throw new Exception("Bad flag value!");
             }
         }
     }

     public static void main(String[] args) {
         // 定义3个Callable类型的任务
         MyCallableClass task1 = new MyCallableClass(0);
         MyCallableClass task2 = new MyCallableClass(1);
         MyCallableClass task3 = new MyCallableClass(2);

         // 创建一个执行任务的服务
         ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3);
         try {
             // 提交并执行任务，任务启动时返回了一个 Future对象，
             // 如果想得到任务执行的结果或者是异常可对这个Future对象进行操作
             Future future1 = es.submit(task1);
             // 获得第一个任务的结果，如果调用get方法，当前线程会等待任务执行完毕后才往下执行
             System.out.println("task1: " + future1.get());

             Future future2 = es.submit(task2);
             // 等待5秒后，再停止第二个任务。因为第二个任务进行的是无限循环
             Thread.sleep(6000);
             System.out.println("task2 cancel: " + future2.cancel(true));

             // 获取第三个任务的输出，因为执行第三个任务会引起异常
             // 所以下面的语句将引起异常的抛出
             Future future3 = es.submit(task3);
             System.out.println("task3: " + future3.get());
         } catch (Exception e){
             System.out.println(e.toString());
         }
         // 停止任务执行服务
         es.shutdownNow();
     }


 }
 </span>

运行结果：
task1: flag = 0
looping.
looping.
looping.
task2 cancel: true
Interrupted
java.util.concurrent.ExecutionException: java.lang.Exception: Bad flag value!