Java多執行緒程式設計要點

1、認識Thread和Runnable

Java中實現多執行緒有兩種途徑：繼承Thread類或者實現Runnable介面。Runnable是介面，建議用介面的方式生成執行緒，因為介面可以實現多繼承，況且Runnable只有一個run方法，很適合繼承。在使用Thread的時候只需繼承Thread，並且new一個例項出來，呼叫 start()方法即可以啟動一個執行緒。

Thread Test = new Thread();

Test.start();

在使用Runnable的時候需要先new一個實現Runnable的例項，之後啟動Thread即可。

Test impelements Runnable;

Test t = new Test();

Thread test = new Thread(t);

test.start();

總結：Thread和Runnable是實現java多執行緒的2種方式，runable是介面，thread是類，建議使用runable實現 java多執行緒，不管如何，最終都需要通過thread.start()來使執行緒處於可執行狀態。

2、認識Thread的start和run

1） start：

用start方法來啟動執行緒，真正實現了多執行緒執行，這時無需等待run方法體程式碼執行完畢而直接繼續執行下面的程式碼。通過呼叫Thread類的 start()方法來啟動一個執行緒，這時此執行緒處於就緒（可執行）狀態，並沒有執行，一旦得到cpu時間片，就開始執行run()方法，這裡方法 run()稱為執行緒體，它包含了要執行的這個執行緒的內容，Run方法執行結束，此執行緒隨即終止。

2） run：

run()方法只是類的一個普通方法而已，如果直接呼叫Run方法，程式中依然只有主執行緒這一個執行緒，其程式執行路徑還是隻有一條，還是要順序執行，還是要等待run方法體執行完畢後才可繼續執行下面的程式碼，這樣就沒有達到寫執行緒的目的。

總結：呼叫start方法方可啟動執行緒，而run方法只是thread的一個普通方法呼叫，還是在主執行緒裡執行。

3、執行緒狀態說明

執行緒狀態從大的方面來說，可歸結為：初始狀態、可執行狀態、不可執行狀態和消亡狀態，具體可細分為上圖所示7個狀態，說明如下：

1）執行緒的實現有兩種方式，一是繼承Thread類，二是實現Runnable介面，但不管怎樣，當我們new了thread例項後，執行緒就進入了初始狀態；

2）當該物件呼叫了start()方法，就進入可執行狀態；

3）進入可執行狀態後，當該物件被作業系統選中，獲得CPU時間片就會進入執行狀態；

4）進入執行狀態後case就比較多，大致有如下情形：

﹒run()方法或main()方法結束後，執行緒就進入終止狀態；

﹒當執行緒呼叫了自身的sleep()方法或其他執行緒的join()方法，就會進入阻塞狀態(該狀態既停止當前執行緒，但並不釋放所佔有的資源)。當 sleep()結束或join()結束後，該執行緒進入可執行狀態，繼續等待OS分配時間片；

﹒當執行緒剛進入可執行狀態(注意，還沒執行)，發現將要呼叫的資源被鎖牢(synchroniza,lock)，將會立即進入鎖池狀態，等待獲取鎖標記(這時的鎖池裡也許已經有了其他執行緒在等待獲取鎖標記，這時它們處於佇列狀態，既先到先得)，一旦執行緒獲得鎖標記後，就轉入可執行狀態，等待OS分配 CPU時間片；

﹒當執行緒呼叫wait()方法後會進入等待佇列(進入這個狀態會釋放所佔有的所有資源，與阻塞狀態不同)，進入這個狀態後，是不能自動喚醒的，必須依靠其他執行緒呼叫notify()或notifyAll()方法才能被喚醒(由於notify()只是喚醒一個執行緒，但我們由不能確定具體喚醒的是哪一個執行緒，也許我們需要喚醒的執行緒不能夠被喚醒，因此在實際使用時，一般都用notifyAll()方法，喚醒有所執行緒)，執行緒被喚醒後會進入鎖池，等待獲取鎖標記。

﹒當執行緒呼叫stop方法，即可使執行緒進入消亡狀態，但是由於stop方法是不安全的，不鼓勵使用，大家可以通過run方法裡的條件變通實現執行緒的 stop。

4、 Timer 和 Timer Task 的使用

Timer 是一種定時器工具，用來在一個後臺執行緒計劃執行指定任務，這些任務可以被執行一次，也可以被定期執行。每個 Timer 物件對應一個後臺執行緒，順序地執行所有計時器任務。如果完成某個計時器任務的時間太長，那麼它會“獨佔”計時器的任務執行執行緒，從而可能延遲後續任務的執行。對 Timer 物件最後的引用完成並且所有未處理的任務都已執行完成後，計時器的任務執行執行緒會正常終止（並且成為垃圾回收的物件）。TimerTask是一個抽象類，實現了Runable介面，它的子類代表一個可以被Timer計劃的任務。

1）一個簡單的Demo，讓大家對Timer、TimerTask的使用有感性的認識。

2） Timer和TimerTask的常用api函式說明

這裡強調Timer類的schedule和scheduleAtFixedRate的區別。schedule和 scheduleAtFixedRate的區別在於，schedule以固定的相對時間間隔執行，如果某一次執行被延時了，往後的執行的執行時間也會相對延時；而scheduleAtFixedRate是以絕對的時間間隔執行，如果某一次執行被延時，它的後一次執行的延時將會縮短（scheduleAtFixedRate會把已經過去的時間也作為週期執行）。schedule注重的是時間間隔的穩定，而 scheduleAtFixedRate注重的是執行頻率的穩定。

3） Timer的終止

預設情況下，只要一個程式的timer執行緒在執行，那麼這個程式就會保持執行。當然，你可以通過以下四種方法終止一個timer執行緒：

a）呼叫timer的cancle方法。你可以從程式的任何地方呼叫此方法，甚至在一個timer task的run方法裡；

b）讓timer執行緒成為一個daemon執行緒（可以在建立timer時使用new Timer(true)達到這個目地），這樣當程式只有daemon執行緒的時候，它就會自動終止執行；

c）當timer相關的所有task執行完畢以後，刪除所有此timer物件的引用（置成null），這樣timer執行緒也會終止；

d）呼叫System.exit方法，使整個程式（所有執行緒）終止。

總結：Timer和TimerTask可以簡單理解為Timer定時器在觸發TimerTask任務呼叫，通常用schedule和 scheduleAtFixedRate方法來呼叫timertask任務，cancle來終止任務呼叫。Timer簡單易用，比較適合提供輕量級的計時器功能，但是對時效性很強的任務排程請用其它方法來實現（正如javadoc所述”Timer does not offer real-time guarantees: it schedules tasks using the Object.wait(long) method”）。

4、 callable 實現多執行緒

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
/** *//**
* Callable 和 Future介面
* Callable是類似於Runnable的介面，實現Callable介面的類和實現Runnable的類都是可被其它執行緒執行的任務。
* Callable和Runnable有幾點不同：
* （1）Callable規定的方法是call()，而Runnable規定的方法是run().
* （2）Callable的任務執行後可返回值，而Runnable的任務是不能返回值的。
* （3）call()方法可丟擲異常，而run()方法是不能丟擲異常的。
* （4）執行Callable任務可拿到一個Future物件，
* Future 表示非同步計算的結果。它提供了檢查計算是否完成的方法，以等待計算的完成，並檢索計算的結果。
* 通過Future物件可瞭解任務執行情況，可取消任務的執行，還可獲取任務執行的結果。
*/
public class CallableAndFuture {
/** *//**
* 自定義一個任務類，實現Callable介面
*/
public static class MyCallableClass implements Callable{
// 標誌位
private int flag = 0;
public MyCallableClass(int flag){
this.flag = flag;
}
public String call() throws Exception{
if (this.flag == 0){
// 如果flag的值為0，則立即返回
return "flag = 0";
}
if (this.flag == 1){
// 如果flag的值為1，做一個無限迴圈
try {
while (true) {
System.out.println("looping.");
Thread.sleep(2000);
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Interrupted");
}
return "false";
} else {
// falg不為0或者1，則丟擲異常
throw new Exception("Bad flag value!");
}
}
}
public static void main(String[] args) {
// 定義3個Callable型別的任務
MyCallableClass task1 = new MyCallableClass(0);
MyCallableClass task2 = new MyCallableClass(1);
MyCallableClass task3 = new MyCallableClass(2);
// 建立一個執行任務的服務
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3);
try {
// 提交併執行任務，任務啟動時返回了一個 Future物件，
// 如果想得到任務執行的結果或者是異常可對這個Future物件進行操作
Future future1 = es.submit(task1);
// 獲得第一個任務的結果，如果呼叫get方法，當前執行緒會等待任務執行完畢後才往下執行
System.out.println("task1: " + future1.get());
Future future2 = es.submit(task2);
// 等待5秒後，再停止第二個任務。因為第二個任務進行的是無限迴圈
Thread.sleep(5000);
System.out.println("task2 cancel: " + future2.cancel(true));
// 獲取第三個任務的輸出，因為執行第三個任務會引起異常
// 所以下面的語句將引起異常的丟擲
Future future3 = es.submit(task3);
System.out.println("task3: " + future3.get());
} catch (Exception e){
System.out.println(e.toString());
}
// 停止任務執行服務
es.shutdownNow();
}
}

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