从操作系统来讲,可以被民用的系统最早是DOS,但是传统的DOS系统有一个特征:电脑出现病毒之后系统会死机,因为传统的DOS系统采用的是单进程的处理方式。而后来到了windows时代,那么采用的是多进程的处理方式,在同一个时间段上会有多个程序并发执行,轮流强占CPU资源。
但是进程的启动和销毁还是很慢的。所以后来人们开始尝试在进程上做进一步的优化,那么就产生了线程的概念,即:线程是在进程基础之上扩充的。线程的启动和销毁将比进程更快,一个进程上是可以划分出多个线程的,而进程消失的话线程一定也会消失,Java是为数不多的支持多线程编程的语言之一。
如果要想实现多线程的开发,那么就必须像主类存在那样,也需要一个线程的主体类,但是这个类并不能单独定义,必须让其继承Thread类或者是实现Runnable接口(如果从实际的开发来讲一定是Runnable接口)。
4.1、继承Thread类
线程的主体类只需要通过extends关键字继承Thread类,那么这个类就可以用于线程的控制,当继承了Thread类之中用户还需要覆写Thread类之中的run()方法“public void run()”。
范例:定义线程的主体类
class MyThread extends Thread { private String name ; // 理解为对象的名字 public MyThread(String name) { this.name = name ; } @Override public void run() { // 线程的主方法 for (int x = 0 ; x < 10 ; x ++) { System.out.println(this.name + ",x = " + x); } } } |
此时每一个MyThread类的对象都是一个线程,那么可以产生多个线程。
但是当线程主体类定义完成后,必须通过对象进行访问,但是调用的并不是类中的run()方法,而是Thread类的start()方法:“public void start()”。调用此方法就相当于调用了run()方法。
范例:启动多线程
public class TestDemo { public static void main(String[] args) { MyThread mtA = new MyThread("线程A") ; MyThread mtB = new MyThread("线程B") ; MyThread mtC = new MyThread("线程C") ; mtA.start() ; mtB.start() ; mtC.start() ; } } |
如果使用的是run()方法实际上只是一个方法的普通调用,将采用顺序的方式执行,而如果调用的是start()方法则表示将启动多线程,多个线程彼此之间并发运行。
疑问:通过简短的分析,应该已经知道多线程的基本运行过程了,但是为什么非要通过start()来调用run()呢?
为了方便理解,打开关于Thread类中start()方法的定义:
public synchronized void start() { if (threadStatus != 0) throw new IllegalThreadStateException(); group.add(this); boolean started = false; try { start0(); started = true; } finally { try { if (!started) { group.threadStartFailed(this); } } catch (Throwable ignore) { } } } private native void start0(); |
本方法会抛出一个“IllegalThreadStateException”异常,但是如果是手工的使用throw抛出异常,应该使用try…catch处理才对。但是此时并没有强制性要求,因为通过观察“IllegalThreadStateException”继承结构:
java.lang.Object java.lang.Throwable java.lang.Exception java.lang.RuntimeException java.lang.IllegalArgumentException java.lang.IllegalThreadStateException |
因为RuntimeException子类,一般当一个线程被重复启动的时候就会抛出此异常。所以一个线程只能够启动一次。
可以发现在调用start()方法的时候会自动调用start0()方法,而在start0()方法的声明处发现有一个native关键字,那么此关键字表示的是,将通过本地的原始函数进行代码的实现。
线程的操作一定是需要进行CPU资源调度,每个操作系统的资源调度是不一样的,所以此方法实际上会由JVM实现,那么编写的时候只给出了一个抽象方法的名称,而具体的实现将根据不同的操作系统进行覆写,所以才实现可移植性。
所以可以得出结论,当用户执行start()方法的时候意味着将进行操作系统的资源调配,调配之后才会执行run()方法,即:任何时候只要是启动多线程,都一定要使用Thread类之中的start()方法。
4.2、实现Runnable接口
类与类之间的继承并不推荐去使用,但是类实现接口是一个推荐的功能,在Java里面为了解决多线程的单继承局限问题,所以也提供有一个Runnable接口,用户只需要让线程的主体类实现Runnable接口即可。
范例:观察Runnable接口的定义结构
public interface Runnable { public void run() ; } |
范例:使用Runnable定义线程主体类
class MyThread implements Runnable { private String name ; public MyThread(String name) { this.name = name ; } @Override public void run() { // 线程的主方法 for (int x = 0 ; x < 10 ; x ++) { System.out.println(this.name + ",x = " + x); } } } |
通过之前的分析可以得出结论,只要是线程的启动一定要依靠Thread类的start()方法,如果说现在一个类直接继承了Thread类,那么可以继承下start()方法,但是此时实现的是Runnable接口,那么将没有start()可以被继承。那么下面来观察Thread类中构造方法的定义:“public Thread(Runnable target)”。发现可以接收一个Runnable接口子类对象。
范例:启动多线程
public class TestDemo { public static void main(String[] args) { MyThread mtA = new MyThread("线程A") ; MyThread mtB = new MyThread("线程B") ; MyThread mtC = new MyThread("线程C") ; new Thread(mtA).start(); new Thread(mtB).start(); new Thread(mtC).start(); } } |
此时两者的功能是完全相同的,但是很明显,使用Runnable要比使用Thread更加的合理。
4.3、两种实现方式的区别(面试题)
通过一系列的分析之后已经清楚了多线程的两种实现方式,但是这两种方式从结构上讲一定使用的是Runnable,可是除了这一点之外,还有其它的区别吗?
那么首先来观察一下Thread类的定义:
public class Thread extends Object implements Runnable |
发现原来Thread类也实现了Runnable接口,于是一件很有意思的事情发生了。
从结构上讲Thread是一个代理类的结构设计,但是又不那么完整。如果是一个纯粹的代理设计模式,那么用户应该调用的是Thread类的run()方法,但是现在调用的却是start()方法(并不是Runnable接口提供的方法),所以在整个操作之中虽然形式是代理结构,但是最终还是有差异的,而这个差异也是由于历史原因造成的。
除了这个基本的联系之外,还有一点不算区别的小区别:使用Runnable接口实现的多线程要比使用Thread类实现的多线程更容易表示出数据共享的概念。
范例:编写一个简单的卖票程序,利用Thread类实现(产生三个线程对象一起卖票)
package cn.mldn.demo; class MyThread extends Thread { private int ticket = 5 ; // 假设有5张票 @Override public void run() { // 线程的主方法 for (int x = 0 ; x < 20 ; x ++) { if (this.ticket > 0) { System.out.println("卖票:ticket = " + this.ticket --); } } } } public class TestDemo { public static void main(String[] args) { new MyThread().start();// 一个线程 new MyThread().start();// 两个线程 new MyThread().start();// 三个线程 } } |
这个时候发现每一个线程对象都有各自的五张票进行售卖,不符合要求。
范例:利用Runnable接口实现
package cn.mldn.demo; class MyThread implements Runnable { private int ticket = 5 ; // 假设有5张票 @Override public void run() { // 线程的主方法 for (int x = 0 ; x < 20 ; x ++) { if (this.ticket > 0) { System.out.println("卖票:ticket = " + this.ticket --); } } } } public class TestDemo { public static void main(String[] args) { MyThread mt = new MyThread() ; new Thread(mt).start();// 一个线程 new Thread(mt).start();// 两个线程 new Thread(mt).start();// 三个线程 } } |
面试题:请解释出多线程两种实现方式的区别?分别编写程序进行说明?
· 多线程的两种实现方式:继承Thread类、实现Runnable接口;
· 如果继承了Thread类,那么会受到单继承局限,而且不方便表示出数据共享的概念,Thread类是Runnable接口的子类;
· 如果实现了Runnable接口,那么将不受到单继承的影响,同时可以方便的表示出数据共享的操作;
· 但是不管使用何种方式,最终一定要通过Thread类的start()方法才可以启动多线程。