This article is to share the knowledge of multi-threaded implementation, integrating the notes of daishen, and making a fine collection of collation.
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Thread and Runnable interface 1.1, inherit Thread 1.2, implement Runnable interface 1.3, common methods of Thread class 1.4, comparison of Thread and Runnable ii, Callable, Future and FutureTask 2.1, Callable interface 2.2, Future interface 2.3, FutureTask class 2.4, FutureTask several state text
一、Thread类和Runnable接口 1.1、继承Thread类 package co.dianjiu.thread; public class MyThread extends Thread{ @Override public void run(){ System.out.println(“MyThread”); } public static void main(String[] args) { new MyThread().start(); } } 问：为什么调用start方法才算启动线程？ 答：在程序里面调用了start()方法后，虚拟机会先为我们创建一个线程处于就绪状态，并没有运行，然后等到这个线程第一次得到时间片时，就会调用执行run()方法，run方法运行结束，此线程终止。 1.2、实现Runnable接口 package co.dianjiu.thread; public class MyRunnable implements Runnable{ @Override public void run() { System.out.println(“MyRunnable”); } public static void main(String[] args) { //直接调用run方法执行 new MyRunnable().run(); //把自定义的实现runnable方法的类的实例丢到Thread的构造方法中，即可调用Thread类的start方法 new Thread(new MyRunnable()).start(); // Java 8 函数式编程，可以省略MyThread类 new Thread(()->{ System.out.println(“匿名内部类”); }).start(); } } 1.3、Thread类的常用方法 这里介绍一下Thread类的几个常用的方法： currentThread()：静态方法，返回对当前正在执行的线程对象的引用； start()：开始执行线程的方法，java虚拟机会调用线程内的run()方法； yield()：yield在英语里有放弃的意思，同样，这里的yield()指的是当前线程愿意让出对当前处理器的占用。这里需要注意的是，就算当前线程调用了yield()方法，程序在调度的时候，也还有可能继续运行这个线程的； sleep()：静态方法，使当前线程睡眠一段时间； join()：使当前线程等待另一个线程执行完毕之后再继续执行，内部调用的是Object类的wait方法实现的； 1.4、Thread与Runnable的比较 实现一个自定义的线程类，可以有继承Thread类或者实现Runnable接口这两种方式，它们之间有什么优劣呢？ 由于Java“单继承，多实现”的特性，Runnable接口使用起来比Thread更灵活。 Runnable接口出现更符合面向对象，将线程单独进行对象的封装。 Runnable接口出现，降低了线程对象和线程任务的耦合性。 如果使用线程时不需要使用Thread类的诸多方法，显然使用Runnable接口更为轻量。 所以，我们通常优先使用“实现Runnable接口”这种方式来自定义线程类。 二、Callable、Future与FutureTask JDK提供了Callable接口与Future类为我们解决这个问题，这也是所谓的“异步”模型。 2.1、Callable接口 Callable一般是配合线程池工具ExecutorService来使用的。我们会在后续章节解释线程池的使用。这里只介绍ExecutorService可以使用submit方法来让一个Callable接口执行。（由于Alibaba代码规范中提到，线程池不允许使用Executors去创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式，所以我也会提供使用ThreadPoolExecutor创建线程池，然后使用submit方法来让一个callable接口执行。）它们都会返回一个Future，我们后续的程序可以通过这个Future的get方法得到结果。 package co.dianjiu.thread; import java.util.concurrent.; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class MyCallable implements Callable { @Override public String call() throws Exception { return “MyCallable”; } public static void main(String args[]) throws Exception { //ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool(); //MyCallable task = new MyCallable(); //Future result = executor.submit(task); // 注意调用get方法会阻塞当前线程，直到得到结果。 // 所以实际编码中建议使用可以设置超时时间的重载get方法。 //System.out.println(result.get()); /** * 阿里巴巴Java开发手册中明确指出 * 【强制】线程池不允许使用Executors去创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式， * 这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。 * 说明：Executors各个方法的弊端： * 1）newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor: * 主要问题是堆积的请求处理队列可能会耗费非常大的内存，甚至OOM。 * 2）newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool: * 主要问题是线程数最大数是Integer.MAX_VALUE，可能会创建数量非常多的线程，甚至OOM。 / ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(5, 200, 30, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(1024), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); MyCallable task = new MyCallable(); Future result = pool.submit(task); System.out.println(result.get()); } } hreadPoolExecutor参数的初步解释 使用ThreadPoolExecutor创建线程池 参数1：corePoolSize 核心池的大小，这个参数跟后面讲述的线程池的实现原理有非常大的关系。在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，从这2个方法的名字就可以看出，是预创建线程的意思，即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程。默认情况下，在创建了线程池后，线程池中的线程数为0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中； 参数2：maximumPoolSize：线程池最大线程数，这个参数也是一个非常重要的参数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程； 参数3：keepAliveTime：表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize，即当线程池中的线程数大于corePoolSize时，如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池中的线程数为0； 参数4：unit：参数keepAliveTime的时间单位，有7种取值。TimeUnit.DAYS、TimeUnit.HOURS、TimeUnit.MINUTES、TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MILLISECONDS、TimeUnit.MICROSECONDS、TimeUnit.NANOSECONDS 参数5：workQueue：一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务，这个参数的选择也很重要，会对线程池的运行过程产生重大影响，一般来说，这里的阻塞队列有以下几种选择：ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue。ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue使用较少，一般使用LinkedBlockingQueue和Synchronous。线程池的排队策略与BlockingQueue有关。 参数6：threadFactory：线程工厂，主要用来创建线程(上面和下面都省略了这个参数)** 参数7：handler：表示当拒绝处理任务时的策略，有以下四种取值： ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。 ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。 ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程） ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务 2.2、Future接口 package java.util.concurrent; public interface Future { /** * 尝试取消执行此任务。 如果任务已经完成，已经被取消或由于某些其他原因而无法取消，则此尝试将失败。 * 如果成功，并且在调用cancel时此任务尚未开始，则此任务永远不会运行。 * 如果任务已经启动，则mayInterruptIfRunning参数确定是否应中断执行该任务的线程以尝试停止该任务。 * 此方法返回后，对isDone后续调用将始终返回true 。 * 对后续调用isCancelled总是返回true ，如果这个方法返回true 。 * 参数：mayInterruptIfRunning –如果应该中断执行此任务的线程，则为true否则为true 。 * 否则，正在进行的任务将被允许完成 * 返回值：如果无法取消任务，则返回false ，通常是因为它已经正常完成了； 否则为true / boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning); /* 如果此任务在正常完成之前被取消，则返回true / boolean isCancelled(); / * 如果此任务完成，则返回true 。 * 完成可能是由于正常终止，异常或取消引起的，在所有这些情况下，此方法都将返回true 。 / boolean isDone(); /* * 必要时等待计算完成，然后检索其结果。 * 返回值：计算结果 / V get() throws InterruptedException, ExecutionException; /* * 必要时最多等待给定时间以完成计算，然后检索其结果（如果有）。 * 参数：超时–等待的最长时间 unit –超时参数的时间单位 * 返回值：计算结果 / V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException; } 2.3、FutureTask类 package co.dianjiu.thread; import java.util.concurrent.; public class MyFutureTask implements Callable { @Override public String call() throws Exception { return “MyFutureTask”; } public static void main(String args[]) throws Exception { //ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool(); //FutureTask futureTask = new FutureTask<>(new MyFutureTask()); //executor.submit(futureTask); //System.out.println(futureTask.get()); /** * 阿里巴巴Java开发手册中明确指出 * 【强制】线程池不允许使用Executors去创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式， * 这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。 * 说明：Executors各个方法的弊端： * 1）newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor: * 主要问题是堆积的请求处理队列可能会耗费非常大的内存，甚至OOM。 * 2）newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool: * 主要问题是线程数最大数是Integer.MAX_VALUE，可能会创建数量非常多的线程，甚至OOM。 */ ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(5, 200, 30, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(1024), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); FutureTask futureTask = new FutureTask<>(new MyFutureTask()); pool.submit(futureTask); System.out.println(futureTask.get()); } } 一起跟一下源码
As you can see from the FutureTask UML class diagram above, FutureTask implements the RunnableFuture interface, which inherits both the Runnable and Future interfaces. So the JDK provides a FutureTask class that implements the Future cancel, GET, isDone, and other methods for us to use. The running status of this task, originally NEW. The running state transitions to terminal state only in the set, setException, and Cancel methods. During completion, the state may take transient values from COMPLETING (while the result is being set) or INTERRUPTING (only when the interrupted runner satisfies cancel (true)). Transitions from these intermediate states to the final state use cheap ordered/lazy writes because the values are unique and cannot be modified further. Possible state transitions: New -> Done -> Normal New -> Done -> Exception new -> Cancel new -> Interrupt -> Interrupt Private volatile int state; private static final int NEW = 0; private static final int COMPLETING = 1; private static final int NORMAL = 2; private static final int EXCEPTIONAL = 3; private static final int CANCELLED = 4; private static final int INTERRUPTING = 5; private static final int INTERRUPTED = 6;
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