【多线程】Thread类及其基本用法

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1. Java中多线程编程

1.1 操作系统线程与Java线程

【操作系统线程】线程是操作系统中的概念，操作系统内核实现线程这样的机制，并对用户层提供一些 API 供用户使用(例如 Linux的pthread库)
【Java线程】Java 标准库中提供了一个类Thread能够表示一个线程，可以认为是对操作系统提供的 API 进行了进一步的抽象和封装，即关于线程的操作是依赖操作系统提供的API

1.2 简单使用多线程

1.2.1 初步创建新线程代码

class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {System.out.println("hello world~");}
}public class ThreadDemo {public static void main(String[] args) {MyThread t = new MyThread();t.start();}
}

打印结果如下~

简单了解这个例子的执行过程，在上述代码中涉及到两个线程分别是：
1）main方法所对应的线程，也可以成为主线程(一个进程里至少得有一个线程)
2）通过t.start()创建的新线程

即主线程中调用t.start()创建一个新的线程，这个新线程调用t.run()，当run()执行结束后这个新线程也会随之销毁，同时main线程也执行结束了(因为t.start()是main线程中最后一个语句)

1.2.2 理解每个线程是一个独立的执行流

class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {while(true) {System.out.println("hello t!");}}
}
public class ThreadDemo1 {public static void main(String[] args) {Thread t = new MyThread();t.start();while(true) {System.out.println("hello main!");}}
}

打印的结果如下：两个语句交替打印！main线程和新线程是同时在进行的，打印几个hello t!再打印几个hello main!..，尽管两个线程同时进行(通过快速调度，能够交替运行)，两个线程在同一控制台打印，同一控制条必须顺序输出，所以打印会有先后，(如果是单线程，只会打印其中一个，而看不到另一个)

【注意】
交替打印一直执行，因为代码没有创建其它线程，两个死循环在同一线程，快速调度执行，所以会一直循环下去~
接下来，我们进一步了解Thread类~一起来看看吧!

2. 初始Thread类

2.1 Thread类的常见构造方法

(1）Thread()
创建线程对象

Thread t1 = new Thread();

(2) Thread(Runnable target)
使用Runnable对象创建线程对象

Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());

(3) Thread(String name)
创建线程对象，并命名

Thread t3 = new Thread("我的线程");

(4) Thread(Runnable target, String name)
使用Runnable对象创建线程对象，并命名

Thread t4 = new Thread(new MyRunnable(),"我的线程");

可以通过jconsole工具，查看出java进程里面的线程详情线程名字在这里显示
(5)Thread(ThreadGroup group, Runnable target）
线程可以被用来分组管理，分好的组即为线程组(仅作了解)

2.2 Thread类的常见属性方法

（1）ID --> getID()
ID 是线程的唯一标识，每个线程的ID都是独一无二的

public class ThreadDemo5 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread( () -> {System.out.println("hello t");});t.start();//获取ID属性System.out.println(t.getId());System.out.println("hello main!");}
}

打印结果如下：

（2）名称 --> getName()
名称是各种调试工具用到的

public class ThreadDemo5 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread( () -> {System.out.println("hello t");});t.start();//获取线程的名字System.out.println(t.getName());System.out.println("hello main!");}
}

打印结果如下：

（3）状态 --> getState()
每个线程都有自己的状态，优先级，上下文，记账信息等(在进程与线程这期内容讲到进程的这些属性，都是线程的，只不过之前谈到的进程是属于只有一个线程的进程)，状态表示线程当前所处的一个情况，下期内容会进一步说明~敬请期待！

public class ThreadDemo5 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread( () -> {System.out.println("hello t");});t.start();//获取线程的状态System.out.println(t.getState());System.out.println("hello main!");}
}

打印结果如下：

（4）优先级 --> getPriority()
优先级对于系统来说只是给出"建议"，理论上优先级越高，更容易被调度到~

public class ThreadDemo5 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread( () -> {System.out.println("hello t");});t.start();//获取ID属性System.out.println(t.getPriority());System.out.println("hello main!");}
}

打印结果如下：

（5）是否为后台线程 --> isDaemon()
如果是true表示为后台线程，false表示是前台线程
【后台线程】后台线程不阻止java进程结束，哪怕后台线程还没执行完，java进程该结束就结束
【前台线程】创建的线程默认是前台线程，可以通过setDaemon()设置成后台线程，JVM会在一个进程的所有非后台线程结束后，才会结束运行

public class ThreadDemo5 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread( () -> {System.out.println("hello t");});t.start();//判断线程t是否为后台线程System.out.println(t.isDaemon());System.out.println("hello main!");}
}

打印结果如下：

（6）是否存活 --> isAlive()
判断当前的线程是否处于活动状态，描述的是操作系统里的那个线程是否存活，线程处于正在运行或准备开始运行的状态，就认为线程是"存活"的状态
1）该线程还没调用start方法，并未创建，此时调用该线程isAlive是false
2）线程的入口方法执行完毕，此时系统中对应的线程就没了，此时调用该线程isAlive就是false
下面通过一个例子深入理解isAlive()方法判断线程是否存活的标准

public class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {System.out.println("run=" + this.isAlive());}
}

public class ThreadDemo1{public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t = new MyThread();System.out.println("开始=" + t.isAlive());t.start();System.out.println("结束="+t.isAlive());}
}

打印结果如下：

【注意】
此处结束返回值不确定！！！

System.out.println("结束="+t.isAlive()); //该值是不确定的！！！

在上述代码结束输出true是因为t线程还未执行完毕，即输出true，如果将代码为如下形式：

public class ThreadDemo1{public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t = new MyThread();System.out.println("开始=" + t.isAlive());t.start();Thread.sleep(1000); //延迟1sSystem.out.println("结束="+t.isAlive());}
}

此时结束的返回值为false，因为t对象已经在1秒内执行完毕
（7）是否被中断 --> isInterrupted()
判断该线程是否被中断，被中断返回true，未被中断返回false(在本期内容结尾处，介绍interrupted方法，此处不作过多解释)

public class ThreadDemo5 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread( () -> {System.out.println("hello t");});//线程是否中断t.start();System.out.println(t.isInterrupted());System.out.println("hello main!");}
}

打印结果如下：

3. Thread类的基本用法

3.1 创建线程

创建线程的五种方法如下：

3.1.1 使用继承Thread，重写run的方式

class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {while(true) {System.out.println("hello t!");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}
public class ThreadDemo1 {public static void main(String[] args) {Thread t = new MyThread();t.start();while(true) {System.out.println("hello main!");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

3.1.2 使用实现Runnable，重写run的方式

class MyRunnable implements Runnable {@Overridepublic void run() {while(true){System.out.println("hello t!");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}public class ThreadDemo2 {public static void main(String[] args) {MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();Thread t = new Thread(myRunnable);t.start();while(true){System.out.println("hello main!");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

3.1.3 继承Thread，使用匿名内部类的方式

public class ThreadDemo3 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread() {@Overridepublic void run() {while(true){System.out.println("hello t!");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}};t.start();while(true){System.out.println("hello main!");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

3.1.4 实现Runnable类，使用匿名内部类

public class ThreadDemo4 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {while(true) {System.out.println("hello t!");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}});t.start();while(true) {System.out.println("hello main!");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

3.1.5 lambda表达式(最推荐使用，最简单最直观写法）

public class ThreadDemo5 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread( () -> {while(true) {System.out.println("hello t!");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});t.start();while(true) {System.out.println("hello main!");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

【解释说明】
（1）第一种写法使用Thread的run方法描述线程入口
（2）第二种写法使用Runnable interface来描述线程入口，使用Runnable 描述一个具体的任务
（3）第一种写法和第二种写法没有本质区别
（4）匿名内部类，匿名则是没有名字，内部类是定义在类里面的类，放到哪里就是针对哪个类创建的匿名内部类

3.2 线程启动 —— start()

调用start()方法，才是启动线程了，线程才真正独立去执行了
【run方法】
run()叫做入口方法，是特殊的方法，重写了父类的方法，这个run方法就会被java自动执行到，即能被自动调用到，而随便写一个方法只是一个普通方法， 没有特殊含义，需要手动去调用
【start方法】
start()调用操作系统的API，创建新的线程，新的线程调用run方法，即通过调用Thread类的start方法来启动一个线程
【区别】
（1）当一个程序调用start方法，将会创建一个新的线程去自动执行run方法中的代码，但如果未使用start方法而是直接调用run方法则是直接在当前线程中执行run方法代码而不会创建新线程
（2）当一个线程启动后，不能再调用start方法，否则会报异常IllegalThreadStateException异常
【总结】
run()是一个入口方法，start()会去创建一个新线程去自动行run()的代码，只有通过调用线程类的start方法才能真正达到多线程的目的

3.3 线程休眠 —— sleep()

public static void sleep(long millis) throws InterruptedException

【含义】sleep方法是Thread的静态方法，参数单位是ms(回顾一下静态方法，即类方法，直接可以通过类调用，无需创建对象)，因为线程的调度是不可控的，这个方法只能保证实际休眠时间是大于等于参数设置的休眠时间的
【作用】使当前线程休眠，进入阻塞状态，即暂停执行，如果线程在睡眠状态被中断，将会抛出InterruptedException中断异常，中断/打断即sleep睡眠过程中，还没到点就被提前唤醒了
【例子】以上面例子，加上sleep方法，如下：

class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {while(true) {System.out.println("hello t!");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}
public class ThreadDemo1 {public static void main(String[] args) {Thread t = new MyThread();t.start();while(true) {System.out.println("hello main!");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

打印结果如下：

通过结果可以看到，交替打印不是像上一个例子那么快，因为加了sleep将会暂停执行1000ms，同时可以看到，此处的交替不是严格的交替，每1000毫秒(即1秒)过后是先打印main还是先打印t是不确定的，原因是多线程在CPU上调度执行的顺序是不确定的，即是随机的，尽管线程有优先级，但对于系统只是“建议”，并不一定采取
【注意】在哪个线程里面调用sleep()方法就休眠哪个线程

3.4 获取当前线程引用 ——currentThread()

public static Thread currentThread();

public class ThreadDemo5 {public static void main(String[] args) {Thread t = Thread.currentThread();System.out.println(t.getName());}
}

打印结果如下：即获取了当前线程的实例，打印该线程的名字，由于并未新创建线程，当前线程为main线程，即获取到main线程实例

3.4 线程中断 —— interrupt()

当小丁同学去上学进入学习状态，他就会按照学校规定，按时上课，放学了才能回家，但在生活中，可能会出现，家里有一个急事的情况，必须让小丁同学回家，我可以直接给老师打电话，或者直接去学校找小丁，这就涉及该如何通知小丁回家停止当前学习的问题~接下来会介绍两种常见的方式
中断这里就是字面意思，让一个线程停止下来，线程终止，本质上来说，让一个线程终止的办法就一种，即让该线程的入口run方法执行完毕！！(让入口run方法执行完毕可以有，直接return，抛出异常等等)
目前常见的有以下两种方式：

1.给线程设定一个结束标志位，通过共享的标记来进行沟通
2.调用interrupt()方法来通知

3.4.1 给线程设置一个标志位

(1) 设置一个标志位isQuit

基于上述思路，可以手动给线程设置一个标志位isQuit
首先创建线程t，该线程的代码是死循环，导致t的入口方法永远无法结束，线程也不会结束，一直在执行如下：

public class ThreadDemo6 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(()-> {while(true) {System.out.println("hello t~");}});t.start();}
}

但是！可以通过控制循环条件，设置变量isQuit像手动开关一样控制线程的结束，当!isQuit为true时执行循环内的逻辑，否则跳出循环，执行完毕，结束线程

public class ThreadDemo6 {public static boolean isQuit = false;public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(()-> {while(!isQuit) {System.out.println("hello t~");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("t线程终止！");});t.start();//在主线程中修改isQuittry {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}isQuit = true;}
}

打印结果如下：：
该代码执行过程为打印3次"hello t~“，!isQuit 被修改为false，t 线程中的循环终止，打印” t线程终止!"这个语句后， t 线程结束，此时main线程代码也执行完毕，main线程结束，因此整个进程也随之结束

(2) 注意isQuit的位置

为什么这里将isQuit设置为成员变量，编写在main方法外，而不写在main方法里，作为局部变量呢?
下面进行演示，将isQuit设置为局部变量，发现代码报错
-------------------------------------------------------- 在此特别说明 --------------------------------------------------------

(3) isQuit不能为局部变量的原因

错误理解：
有些同学可能认为，出现该错误是因为isQuit这个使用变量超出它的作用域，但事实并非如此！线程t是可以正常拿到main线程中的变量，同一进程的线程和线程之间共用内存地址空间，比如同一进程，创建线程1、2、3，线程1创建出来的变量在线程2、3中同样也能访问到，内存地址共用，即变量也共用
正确原因：
变量捕获，lambda表达式是可以访问它外面的局部变量，但这里涉及到变量捕获这一语法规则，Java语法要求变量捕获，捕获到的变量必须是final或实际final，final指的是被final修饰的变量，实际final指的是，虽然一个变量没有用final关键字修饰，但是代码中并没有尝试过修改它，即该变量没有做出过修改，在上述代码中，在最后一行作出修改isQuit为true的操作，违背变量捕获的语法要求，因此变量捕获失败，程序编译报错
解决方式：
即按照最开始的代码，将isQuit设置为成员变量，在main中访问成员变量不受变量捕获规则的限制，即不会存在上述问题

3.4.2 调用interrupt()方法来通知

要知道我们自己手动创建变量控制循环是比较麻烦的~Thread类内置了一个标志位isInterrupted()，更方便实现上述效果，isInterrupted()可以理解是t对象自带的一个结束标志位，通过 t.interrupt() 方法将t内部的标志位给设置为 true，代码如下：

public class ThreadDemo7 {public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(()->{//currentThread 是获取到当前线程实例//此处currentThread得到对象就是t//isInterrupted 就是t对象自带的一个标志位while(!Thread.currentThread().isInterrupted()) {System.out.println("hello t!");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();break;}}});t.start();try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//把t内部标志位给设置为truet.interrupt();}
}

打印结果如下：
但事实上，运行结果并不是我们想要的线程中断效果，通过上述打印结果可以看到，3秒时间到，调用 t.interrupt() 方法的时候，线程t并没有真正终止，而是打印异常信息之后又继续执行！该异常信息由while循环中catch捕获并打印
为什么会出现这样的情况呢？？这就需要我们了解interrupt方法的两个作用！它会将sleep提前唤醒！这正是上述代码异常的原因

(1) interrupt方法的作用

(1) 设置标志位为true
(2) 如果该线程正在阻塞中，比如正在执行的sleep、wait、join等，此时就会把该阻塞状态唤醒，通过抛出异常的方式让其立即结束

【解释说明】
在上述情况中，如果sleep被提前唤醒的时候，sleep会自动把isInterrupted标志位给清空（true变为false），这就导致下次再判断循环条件，循环条件还成立，循环仍然可以继续执行，而interrupt()执行时，如果t线程正在sleep，interrupt()在将标志位设置为true后，会直接将sleep强行唤醒。sleep的时间已经占据了整个循环体的绝大部分！！！非常非常多部分，因此当interrupt()执行时，几乎一定会遇到正在sleep的情况，sleep第一次执行，清空标志位，并抛出异常，这次设置的中断就翻篇，sleep第二次执行，没有这个中断的标志位了，而如果设置interrupt的时候恰好sleep唤醒，这时候是非常巧的！！概率极其低，此时执行到下一轮的循环条件就直接结束了

打个比方，这就好比你今天打算7点起来，但是你的妈妈五点来你的房间喊醒你，还把你房间的灯打开了，你一看手机发现才凌晨五点，又把灯关了，继续睡觉了~

主线程只调用一次interrupt()，即主线程并非是循环反复设置t内部的标志位，而是只执行一次，因此抛出1次异常后，就不会再次抛出异常
如果需要结束循环，需要怎么做呢？
【解决方案】在catch{}中，加一个break！

(2) sleep为什么要清空标志位

【目的】让线程自身能够对于线程何时结束有一个更明确的控制
当前interrupt方法的效果不是让线程立即结束，而是告诉它，你该结束了，它是否真的要结束，立即结束还是过一会结束，都是由代码灵活控制的！
interrupt方法只是通知，而不是"命令"！！！

比如我在学习，我的妈妈让我去超市买点菜
（1）直接无视她的要求，继续学习(不去)
（2）立即放下学习，赶紧起身去买菜(立马去)
（3）我说，等我学完这一节课我再去(等会去)

为什么Java这里不强制设置为命令结束操作，即一调用interrupt不是通知，而是命令，就立即结束了
【原因】
这种设定非常不友好，线程t何时结束，一定是线程t自己最清楚，交给t自身来决定比较好！

3.5 线程等待 —— join()

线程之间是并发执行的，即操作系统对于线程的调度是无序的，无法判定两个线程谁先执行结束，谁后执行结束！

public class ThreadDemo1{public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t = new Thread(()-> {System.out.println("hello t");});t.start();System.out.println("hello main");}
}

本次运行该代码打印结果如下：

先输出hello main还是hello t？？？这是无法确定的！这个代码实际执行的时候，大部分情况下都是先出hello main，比如上述打印结果，因为线程创建也有开销，但是不排除特定情况下，主线程hello main没有立即执行到的~
要知道程序猿不喜欢不确定的~有时候就需要明确规定线程的结束顺序，可以使用线程等待来实现！
等待线程就是控制两个线程结束的顺序，接下来join方法闪亮登场！

3.5.1 join无参数

public class ThreadDemo1{public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t = new Thread(()-> {System.out.println("hello t");});t.start();t.join();System.out.println("hello main");}
}

打印结果如下：

在t.join执行的时候，如果t线程还没有结束，main线程就会阻塞等待！

如果是t1线程中，调用t2.join就是让t1线程等待t2线程结束，t1线程阻塞，其它线程正常调度！
在哪个线程调用该线程的join方法，就是让哪个线程等待该线程结束
【t.join作用】
（1）main线程调用t.join的时候，如果t还在运行此时main线程阻塞，直到t线程结束，即t的run方法执行完毕，main才从阻塞中解除，才继续执行
（2）main线程调用t.join的时候，如果t已经结束了，此时join不会阻塞，就会立即执行下去
总之，t.join都能保证t线程是先结束的那个，明确控制线程结束的执行顺序！

3.5.2 join有参数

但是如果t线程里面有死循环，那main线程就要一直等待下去吗？？？
这里就介绍join的另一个版本，带参数的join，可以填一个参数作为"超时时间"，即等待的最大时间~
join的无参版本，效果是"死等"，必须等到该线程结束
join的有参版本，效果是指定最大时间，如果等待时间到了上限，还没等到，就不等了（在生活中也是如此~所以这是很常见的设定）

public class ThreadDemo1{public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t = new Thread(()-> {while (true) {System.out.println("hello t");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});t.start();t.join(3000);System.out.println("hello main");}
}

打印结果如下：

因为t线程中代码是死循环，将会一直打印hello t，使用带参数的join方法，则超过3秒后（这里举例子，实际最大等待时间可能更长），main线程执行，打印hello main，只打印一次，接着将一直循环打印hello t~这就是带参数的join方法！
本期内容就到这里结束啦~全是干货，疯狂进行知识输入！！！嘿嘿，一起加油努力吧
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