Java5.0多线程编程.doc

目录1.理解多线程12.创建线程13. Callable接口和Future接口34.线程池5通过本次项目开发，我接触到了多线程的知识，在项目结束之际，我将我对多线程的了解总结了出来，供大家参考。1.理解多线程多线程是这样一种机制，它允许在程序中并发执行多个指令流，每个指令流都称为一个线程，彼此间互相独立。线程又称为轻量级进程，它和进程一样拥有独立的执行控制，由操作系统负责调度，区别在于线程没有独立的存储空间，而是和所属进程中的其它线程共享一个存储空间，这使得线程间的通信远较进程简单。多个线程的执行是并发的，也就是在逻辑上“同时”，而不管是否是物理上的“同时”。如果系统只有一个CPU，那么真正的“同时”是不可能的，但是由于CPU的速度非常快，用户感觉不到其中的区别，因此我们也不用关心它，只需要设想各个线程是同时执行即可。多线程和传统的单线程在程序设计上最大的区别在于，由于各个线程的控制流彼此独立，使得各个线程之间的代码是乱序执行的，由此带来的线程调度，同步等问题，将在以后探讨。2.创建线程线程的实现有2种方法，一是继承Thread类来创建线程，二是使用Runnable接口来创建线程。Java1.5中增强了对于采用Runnable接口实现线程类的控制方法类，增加了Callable接口和Future接口来获得线程执行的结果和控制执行状况。另外，线程的获得上，不一定都要重新创建新线程，可预先创建一个线程池，以后需要使用线程的时候直接从线程池中获得；多个相似线程也可以组织到线程组中。继承Thread类创建线程继承 Thread 类，覆盖方法 run()，我们在创建的 Thread 类的子类中重写 run() ,加入线程所要执行的代码即可。下面是一个例子：public class MyThread extends Threadint number;public MyThread(int num)number = num;System.out.println(创建线程 + number);public void run() System.out.println(线程 + number + 完成 );public static void main(String args)for(int i = 0;i5; i+) new MyThread(i+1).start();运行结果：创建线程 1创建线程 2创建线程 3创建线程 4线程 1完成线程 2完成创建线程 5线程 3完成线程 4完成线程 5完成这个方法有个很大的缺点就是，如果我们的类已经从一个类继承，则无法再继承 Thread 类，这时如果我们又不想建立一个新的类，应该怎么办呢？我们不妨来探索一种新的方法：我们不创建Thread类的子类，而是直接使用它，那么我们只能将我们的方法作为参数传递给 Thread 类的实例，有点类似回调函数。但是 Java 没有指针，我们只能传递一个包含这个方法的类的实例。那么如何限制这个类必须包含这一方法呢？当然是使用接口！Java 提供了接口 java.lang.Runnable 来支持这种方法。实现Runnable接口创建线程Runnable接口只有一个方法run()，我们声明自己的类实现Runnable接口并提供这一方法，将我们的线程代码写入其中，就完成了这一部分的任务。但是Runnable接口并没有任何对线程的支持，我们还必须创建Thread类的实例，这一点通过Thread类的构造函数 public Thread(Runnable target)来实现。下面是一个例子：public class MyThread implements Runnableint number;public MyThread(int num)number = num;System.out.println(创建线程 + number);public void run() System.out.println(线程 + number + 完成);public static void main(String args)for(int i = 0;i5; i+) new Thread(new MyThread(i+1).start();运行结果：创建线程 1创建线程 2创建线程 3线程 1完成线程 2完成创建线程 4创建线程 5线程 3完成线程 4完成线程 5完成 红色字体部分是以上两段代码的不同之处，可以看到，无论哪种方法创建多线程，都要实现public void run()方法，并且启动线程用start方法。两种实现方式的比较虽然使用继承Thread的方式实现简单，但很少使用，通常我们都是通过实现Runnable接口来实现线程，其好处主要有两点：1、结构清晰：把CPU和代码段以及数据段分离，如果采用继承的方式，则三者混在一起，逻辑凌乱，代码和数据的共享也很困难。2、避免Java单继承体系的限制。如果一个子类想通过线程调度，则只能采用实现Runnable接口，因为Java不允许一个子类有多个父类。3. Callable接口和Future接口 实现Runnable接口的类内封装了异步运行的任务，任务封装在run方法内，但是该方法没有参数没有返回值；而且对于任务的控制难以实现（比如任务是否完成，取消任务等）。Callable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，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。5、 Callable接口对象不能直接作为线程的构造目标，只有Runnable接口对象可以。6、 Callable是一个泛型，并且它的结果已经参数化。Callable接口的定义原型为：public interface CallableV call() throws Exception; Future接口Future接口用来保存异步计算的处理结果，并且可以控制异步计算。我们要做的就是生成Future对象，然后把该对象交给一个线程，线程启动计算过程，计算的结果保存为Future对象，同时还可以通过Future对象来控制计算过程。Future的接口的定义原型为：public interface FutureV get() throws . . .;/阻塞取得异步计算结果，直到计算取得结果为止V get(long timeout, TimeUnit unit) throws . . .; /阻塞取得异步计算结果，直到计算完成所给定的时间之后void cancel(boolean mayInterrupt);/取消运算boolean isCancelled();/判断计算是否已取消boolean isDone();/判断运算是否已经完成那么怎么Java提供了FutureTask类，该类实现了Future和Runnable接口，并且Future接口和Runnable接口的方法都有默认实现（不需要用户实现），因此FutureTask可以很方便的把Callable转换成Future和Runnable:Callable myComputation = . . .;FutureTask task = new FutureTask(myComputation);Thread t = new Thread(task); / its a Runnablet.start();. . .Integer result = task.get(); / its a Future我们来看一个例子：import java.util.concurrent.Callable;import java.util.concurrent.ExecutionException;import java.util.concurrent.FutureTask;public class MyThread implements Callable private int number;public MyThread(int num) number = num;System.out.println(创建线程 + number);public String call() return 线程 + number + 完成 ;public static void main(String args) Callable myCallable = null;FutureTask task = null;for (int i = 0; i 5; i+) myCallable = new MyThread(i+1);task = new FutureTask(myCallable);new Thread(task).start(); / its a Runnabletry System.out.println(task.get();/ its a Future catch (InterruptedException e) e.printStackTrace(); catch (ExecutionException e) e.printStackTrace();运行结果：创建线程1线程 1完成创建线程2线程 2完成创建线程3线程 3完成创建线程4线程 4完成创建线程5线程 5完成4.线程池线程池（thread pool）是预创建好的线程和集合，当我们需要使用线程对象的时候，不需要每次都重新创建线程，只需要从线程池中取出一个空闲线程，然后把Runnable对象交给该线程运行即可；当线程运行完毕，该线程也不会真的消亡，只是“还”给线程池。为什么要使用线程池，有两个理由：1. 减少创建线程的开销每个线程的创建多需要有代价的，如果我们的应用中有大量的生命周期很短的线程，则对系统性能影响较大。如果从线程池中获得和释放线程，性能提高明显。2. 控制线程的数量系统的总的负载能力是有一定限制的（因为系统资源限制），通过线程池我们可以限制最大的线程数量来防止系统负载过高。Executors类Java提供了Executors类来创建线程池，此类支持以下各种方法： 1、 创建并返回设置有常用配置字符串的 ExecutorService 的方法。 2、 创建并返回设置有常用配置字符串的 ScheduledExecutorService 的方法。 3、 创建并返回“包装的”ExecutorService 方法，它通过使特定于实现的方法不可访问来禁用重新配置。 4、 创建并返回 ThreadFactory 的方法，它可将新创建的线程设置为已知的状态。 5、 创建并返回非闭包形式的 Callable 的方法，这样可将其用于需要 Callable 的执行方法中。Executors中提供了一些方法可以很方便的创建线程池：newCachedThreadPool()创建一个可根据需要创建新线程的线程池，但是在以前构造的线程可用时将重用它们。对于执行很多短期异步任务的程序而言，这些线程池通常可提高程序性能。newFixedThreadPool(int nThreads)创建一个可重用固定线程数的线程池，以共享的无界队列方式来运行这些线程。newSingleThreadExecutor()创建一个使用单个 worker 线程的 Executor，以无界队列方式来运行该线程。在使用Executors时，先调用这些静态方法创建线程池，得到一个ExecutorService对象，然后用这个对象的submit方法提交你的Runnable或是Callable对象。Future submit(Runnable task)提交一个 Runnable 任务用于执行，并返回一个表示该任务的 Future。Future submit(Runnable task, T result)提交一个 Runnable 任务用于执行，并返回一个 Future，该 Future 表示任务一旦完成后即返回给定的结果。Future submit(Callable task)提交一个返回值的任务用于执行，返回一个表示任务的未决结果的 Future。如果不再需要任何提交，就用shutdown方法来关闭线程池。例如，当我们想要异步执行一个Callable任务，我们将它传递给ExecutorService的submit()方法。submit()的返回值是一个Future对象:本质上是一个对将来某时刻的结果的“借条”。如果我们准备使用我们的任务的结果，我们简单的调用Future对象的get()方法即可。如果任务的执行已完成，那么get()立刻返回结果。否则，它将阻塞直到结果可用。如果Callable抛出异常，那么get()方法将该异常包装为ExecutionException并且抛出它。Future还有方法用来对任务的执行进行取消和查询状态。Future也用了泛型，并且结果的类型也参数化了。例子代码如下：import java.util.ArrayList;import java.util.concurrent.Callable;import java.util.concurrent.ExecutionException;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.Future;public class MyThread implements Callable