Thread的基本用法

目录

正文：

1.线程创建

2.线程休眠

3.获取线程实例

4.线程中断

5.线程等待join()

总结：

正文：

1.线程创建

线程创建是多线程编程的第一步，它涉及到创建一个可以并行执行的新线程。在Java中，有几种不同的方法可以创建线程。以下是对线程创建的详细分析：

1. 继承 Thread 类

创建一个继承自 Thread 类的新类，并重写 run() 方法来定义线程执行的任务。

public class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {// 线程执行的代码System.out.println("继承Thread实现方式");}
}public class Main {public static void main(String[] args) {MyThread thread = new MyThread();thread.start(); // 启动线程}
}

在这个例子中，MyThread 类继承了 Thread 类，并重写了 run() 方法。创建 MyThread 的实例并通过调用 start() 方法来启动新线程。

2. 实现 Runnable 接口

创建一个实现 Runnable 接口的新类，并实现 run() 方法。然后，将这个类的实例传递给 Thread 类的构造函数。

public class MyRunnable implements Runnable {@Overridepublic void run() {// 线程执行的代码System.out.println("Runnable实现方式");}
}public class Main {public static void main(String[] args) {MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();Thread thread = new Thread(myRunnable);thread.start(); // 启动线程}
}

3. 使用匿名内部类

创建一个匿名内部类，同时继承 Thread 类或实现 Runnable 接口，并在创建时定义线程任务。

public class test {public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {// 线程执行的代码System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象");}).start(); // 启动线程// 使用匿名类创建 Runnable 子类对象Thread t2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("使用匿名类创建 Runnable 子类对象");}});}
}

匿名内部类还可以简化成lambda表达式：

// 使用 lambda 表达式创建 Runnable 子类对象
Thread t3 = new Thread(() -> System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象"));
Thread t4 = new Thread(() -> {
System.out.println("使用匿名类创建 Thread 子类对象");
});

优缺点：

  • 使用实现Runnable接口的方式可以更好地符合面向对象设计原则，因为Java是单继承的语言，如果继承了Thread类就无法再继承其他类。实现Runnable接口的方式更灵活，可以将线程的任务与线程本身分离，使代码结构更清晰。但是需要额外创建一个类或匿名内部类来实现Runnable接口，这可能增加了代码的复杂性。
  • 继承Thread,简单直接，易于理解和实现。允许重写run()方法以及其他Thread类的方法，如start()、interrupt()等。但是由于Java不支持多重继承，一个类只能继承自Thread或实现Runnable接口，这限制了类的复用性。 继承Thread类意味着不能使用原有类的名字，可能导致类名的混淆。
  • 使用匿名内部类可以减少代码量，不需要单独定义一个类。适合那些只需要执行一次任务的简单场景。但是可读性较差，特别是当匿名内部类的代码较长时。调试困难，因为匿名内部类没有明确的名字。不利于代码的复用和维护。

2.线程休眠

线程休眠是指让当前执行的线程暂停执行一段时间。在这段时间内，线程不会执行任何操作，但也不会释放任何锁资源。

工作原理：

  1. 调用 sleep()：当当前线程调用Thread.sleep()方法时，它会暂停执行，并进入休眠状态。
  2. 等待指定时间：线程在休眠状态下会等待指定的时间。在这段时间内，线程不会执行任何代码，也不会消耗CPU资源。
  3. 自动唤醒：休眠时间结束后，线程会被自动唤醒，并继续执行sleep()方法之后的代码。
  4. 响应中断：如果线程在休眠期间被中断（例如，通过调用Thread.interrupt()方法），它会抛出InterruptedException异常。

Thread.sleep()方法有以下几个重载版本：

  • sleep(long millis)：使当前线程休眠指定的毫秒数。
  • sleep(long millis, int nanos)：使当前线程休眠指定的毫秒数加纳秒数。
  • sleep(long millis, int nanos, long offset)（Java 11新增）：使当前线程休眠指定的毫秒数加纳秒数，并且可以通过offset参数来调整系统时间。

示例代码：

public class SleepDemo {public static void main(String[] args) {System.out.println("Thread is going to sleep for 3 seconds.");try {Thread.sleep(3000); // 休眠3秒} catch (InterruptedException e) {System.out.println("Thread was interrupted.");// 可以选择在这里处理中断，例如记录日志或清理资源}System.out.println("Thread has woken up.");}
}

3.获取线程实例

获取线程实例是Java多线程编程中的一个基本操作，它允许程序获取到当前正在执行代码的线程对象。

工作原理：

  1. 调用 currentThread()：在任何线程的执行流程中，调用Thread.currentThread()将返回当前线程的实例。
  2. 获取线程信息：返回的Thread对象包含了线程的详细信息，如名称、ID、状态等。
  3. 使用线程信息：通过这个返回的线程实例，可以执行其他操作，如检查线程状态、获取线程名称或管理线程（如果有必要）。

示例代码：

public class CurrentThreadInfo {public static void main(String[] args) {Thread currentThread = Thread.currentThread();System.out.println("Current thread name: " + currentThread.getName());System.out.println("Current thread ID: " + currentThread.getId());}
}

在这个示例中，我们获取了当前线程的名称和ID，并打印到控制台。 

运行结果:

 

4.线程中断

线程中断是一种线程间的通信机制，可以用来请求线程停止正在执行的任务。它提供了一种协作机制来优雅地停止线程的执行。当一个线程被中断时，它会收到一个中断信号，并且interrupt()方法会被调用。线程可以响应中断信号，并根据设计者的选择来处理中断。

1.interrupt()方法

interrupt() 方法是一种请求中断线程的机制。它不会立即停止线程的执行，而是设置线程的中断状态，使线程能够根据这个状态来决定自己的行为。interrupt() 方法是 Thread 类的一个实例方法，可以被任何其他线程调用，用来请求中断目标线程。

interrupt() 方法的工作原理

  1. 设置中断状态：当 interrupt() 方法被调用时，它会将目标线程的中断状态设置为 true。

  2. 线程检查中断状态：线程需要定期检查自己的中断状态。这通常在执行关键操作之后或者在循环的检查点进行。

  3. 响应中断：线程可以选择响应中断状态，执行必要的清理工作，并安全地退出。线程也可以选择忽略中断状态，继续执行。

示例代码：

class InterruptibleTask implements Runnable {@Overridepublic void run() {while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {try {// 执行任务Thread.sleep(1000); // 休眠1秒System.out.println("执行任务");} catch (InterruptedException e) {// 处理中断System.out.println("程序已经被中断了");// 清理资源return; // 退出run方法}}}
}public class test {public static void main(String[] args) {Thread taskThread = new Thread(new InterruptibleTask());taskThread.start();// 让任务线程运行一段时间try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 请求中断任务线程taskThread.interrupt();System.out.println("请求中断");}
}

在这个例子中，InterruptibleTask 在一个循环中执行任务，并在每次迭代后检查是否被中断。当主线程调用 taskThread.interrupt() 时，任务线程会捕获 InterruptedException 并安全地退出。 

运行结果：

2.interrupted()方法

interrupted() 是 Java 中 Thread 类的一个静态方法，它用于检查当前线程的中断状态，并且与 isInterrupted() 方法不同，interrupted() 在检查后会清除中断状态。这个方法通常用于流式操作中，以便在处理中断时能够保持中断状态的一致性。

interrupted() 方法的工作原理

  1. 检查中断状态：interrupted() 方法检查当前线程的中断状态。
  2. 清除中断状态：无论中断状态如何，interrupted() 方法都会将中断状态重置为未中断（false）。
  3. 返回中断状态：该方法返回当前线程的中断状态。

示例代码：

public class test {public static void main(String[] args) {Thread.currentThread().interrupt(); // 设置当前线程的中断状态while (true) {System.out.println("执行interrupted之前，此时线程的中断状态是：" + Thread.currentThread().isInterrupted());if (Thread.interrupted()) {System.out.println("执行interrupted之后，此时线程的中断状态是：" + Thread.currentThread().isInterrupted());}else{break;}}System.out.println("进程结束");}
}

在这个例子中，我们首先通过调用 Thread.currentThread().interrupt() 方法来设置当前线程的中断状态。然后在一个循环中，我们使用 Thread.interrupted() 方法来检查中断状态。由于 interrupted() 方法会清除中断状态，所以循环中的其他操作不会受到中断的影响。一旦检测到中断，我们执行清理操作并退出循环。 

运行结果为：

3.isInterrupted()方法 

在Java中，isInterrupted()方法是用来检查线程的中断状态，但不会清除线程的中断状态。这个方法是一个实例方法，可以通过Thread类的实例来调用。

isInterrupted() 方法的工作原理

  1. 查询中断状态：isInterrupted() 方法检查调用它的线程的中断状态。
  2. 返回中断状态：该方法返回一个布尔值，表示线程的中断状态。如果线程被中断过，或者中断状态被设置过，它将返回 true。
  3. 中断状态不清除：调用 isInterrupted() 方法后，线程的中断状态保持不变。

示例代码：

public class test {public static void main(String[] args) {Thread.currentThread().interrupt(); // 设置当前线程的中断状态while (true) {System.out.println("执行isInterrupted之前，此时线程的中断状态是：" + Thread.currentThread().isInterrupted());if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {System.out.println("执行isInterrupted之后，此时线程的中断状态是：" + Thread.currentThread().isInterrupted());}else{break;}}System.out.println("进程结束");}
}

还是这个代码，但是条件变成了isInterrupted，这个方法并不会清除中断状态 ，所以会导致程序死循环。

截取一段运行结果：

5.线程等待join()

在Java中，线程等待(join)是一种线程同步的机制，允许一个线程等待另一个线程的结束。这是通过Thread类的join()方法实现的。当一个线程A在另一个线程B上调用join()时，线程A会阻塞，直到线程B完成执行。

join() 方法的工作原理

  1. 阻塞等待：当线程A调用线程B的join()方法时，线程A会暂停执行，直到线程B的run()方法执行完毕。
  2. 释放锁：在join()方法调用期间，线程A会释放它持有的任何同步锁，这允许其他线程在这些锁上操作。
  3. 继续执行：一旦线程B完成执行，线程A会解除阻塞，并继续执行join()方法之后的代码。

join() 方法的重载版本

  • 无参数的 join()：调用线程会无限期等待，直到被调用join()的线程终止。
  • 带超时参数的 join(long millis)：调用线程会等待指定的时间（毫秒）。如果被调用的线程在这段时间内没有终止，调用线程将解除阻塞并继续执行。

示例代码：

public class test {public static void main(String[] args) {//获取main线程的对象Thread mainthread = Thread.currentThread();Thread threadB = new Thread(() -> {System.out.println("线程B正在执行中");System.out.println("线程B执行时主线程的状态为：" + mainthread.getState());// 模拟长时间任务try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("线程B执行结束");});threadB.start();try {threadB.join(); // 主线程等待线程B完成System.out.println("B已经完成，主线程的状态为：" + mainthread.getState());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
}

在这个例子中，主线程创建并启动了线程B，然后调用threadB.join()等待线程B完成。主线程会阻塞，直到线程B的run()方法执行完毕。 

运行结果为：

总结：

Thread类是Java中实现多线程编程的重要类之一，通过Thread类可以创建、启动和控制线程的执行。在多线程编程中，合理使用Thread类可以实现并发执行、资源共享和协作等功能。

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