面试求职中需要了解的Java多线程知识

Java中多线程的实现方式

在java的历史版本中，有两种创建多线程程序的方法

1) 通过创建Thread类的子类来实现(Thread类提供了主线程调用其它线程并行运行的机制)

主要步骤：

自定义类继承Thread类,然后覆盖其中的run方法,使得该线程能够完成特定的工作,使用start方法启动线程，将执行权转交到run.

2) 通过实现Runable接口的类来实现（推荐,可以实现数据共享,而且可以避免因为类单继承的局限）

主要步骤：

a>. 创建某个类实现Runnable接口，实现run()方法。

b>. 创建Thread对象，用实现Runnable接口的对象作为参数实例化该Thread对象。

c>. 调用Thread的start方法。

说明：

Thread是一个类,而Runnable是一个接口.

JAVA线程控制着程序执行的主路径;当你用java命令调用JVM时,JVM创建了一个隐式线程来执行main方法.

3) 在JDK5.0后,使用Executor框架管理线程.

虽然可以使用Thread类来显示的创建线程，但推荐的做法是使用Executor接口,让它来管理Runnable对象的执行.

通常Executor对象会创建并管理一组执行Runnable对象的线程，这组线程被称为线程池,Executor基于生产者-消费者模式.提交任务的执行者是生产者(产生待完成的工作单元),执行任务的线程是消费者(消耗掉这些工作单元)

采用Executor的优势

a) Executor对象能够复用已有的线程，从而消除了为每个任务创建新线程的开销，

b) 它能通过优化线程的数量，提高程序性能，保证处理器一直处于忙碌状，而不必创建过多的线程使程序资源耗尽。

Executor接口的定义[JDK源码引入]

public interface Executor{
    void execute(Runnable command);
}

ExecutorService接口[JDK源码引入]

public interface ExecutorService extends Executor {
    void shutdown();
    List<Runnable> shutdownNow();
    boolean isShutdown();
    boolean isTerminated();
    boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
    <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
    Future<?> submit(Runnable task);
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException;
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                                  long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException, ExecutionException;

    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                    long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

ExecutorService暗示了生命周期的3种状态：运行(running)、关闭(shutting down)和终止(terminated).
ExecutorService最初创建后的初始状态是运行状态.shutdown方法会启动一个平缓的关闭过程：停止接受新的任务,同时等待已经提交的任务完成-包括尚未开始执行的任务. shutdownNow方法会启动一个强制关闭过程,尝试取消所有运行中的任务和排在队列中尚未开始的任务.在关闭后提交到ExecutorService的任务会抛出RejectedExecution异常.

Executors类,该类是一个独立类,提供一系列灵活的线程池实现和一些有用的预设配置.[JDK源码引入]

public class Executors {
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
            return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                          0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                          new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
    ... ...
}

Executors类中提供的一系列工厂方法用于创先线程池,返回的线程池都实现了ExecutorService接口.

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
创建固定数目线程的线程池,每当提交一个任务就创建一个线程,直到达到池的最大长度,这时线程池会保持长度不再变化.
public static ExecutorService newCachedThreadPool()
创建一个可缓存的线程池，调用execute 将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
创建一个单线程化的Executor,它只创建唯一的工作者线程来执行任务,如果这个线程异常结束,会有另一个取代它.
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
创建定长线程池,支持定时及周期性的任务执行,多数情况下可用来替代Timer类。

新线程实例应用
使用新线程实现一个无返回的线程实例

public class ThreadPoolTest {

    public static void main(String[] args) {
        //使用动态缓存线程池,池中的线程随着任务数量的变化而变化
        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        //循环产生5个任务丢给线程池
        for(int i=1; i<=5; i++){
            final int taskNum = i;
            threadPool.execute(new Runnable() {

                @Override
                public void run() {
                    for(int j=1; j<=2; j++){
                        try {
                            Thread.sleep(500);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println("任务[" + taskNum + "]使用线程[" + Thread.currentThread().getName() + "]循环打印数据:" + j);
                    }
                }

            });//end execute(..);
        }//end for(var i)

        //如果线程中任务执行完毕,没有任务需要执行了,就关闭线程池,如果不关闭,程序就不会结束,而是持续等待新的任务.
        threadPool.shutdown();
    }
}

传统的实现方式以及上面的线程实现方式都不可能有返回值.在ExecutorService中定义了系列的submit(xxx)方法,该方法可以返回Future<V>接口,通过调用其V get() throws InterruptedException, ExecutionException;就可以获取到线程执行结果.submit可以传滴一个Runnable接口的实现类,也可以传递一个Callable接口的实现类.
Callable接口的实现类[JDK源码引入]

public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

说明:Future<V>代表一个异步执行的操作，通过get()方法可以获得操作的结果，如果异步操作还没有完成，则get()会使当前线程阻塞,直到计算完成.

编写5.0新线程的步骤

1.先写一个Callable的子类,然后实现call()方法.

2.调用Executors.newXXThreadPool()返回ExecutorService类型.

3.调用ExecutorService中的submit(Callable的子类)方法启动线程.

4.只有调用ExecutorService的shutdown()方法才能真正的离开虚拟机.

import java.util.concurrent.*;

public class ExecutorTest implements Callable {

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建缓存线程池
        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
        //指定线程,获取线程返回结果
        Future returnV =  pool.submit(new ExecutorTest());
        //获取线程返回结果
        System.out.println("" + returnV.get().toString());

        //关闭线程池
        pool.shutdown();
    }

    @Override
    public Object call() throws Exception {
        for(int i=1; i<=5; i++){
            Thread.sleep (500);
            System.out .println(Thread.currentThread().getName()+" print value " +i);
        }
        return "Multiple Thread Implements Callable";
    }
}

该接口扩展了Executor接口，并声明了许多方法用于管理Executor的声明周期

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