多线程机制——基础语法

如果一次只完成一件事情,很容易实现。但现实生活中有很多事情都是同时进行的。同样一个程序的运行也需要同时处理很多事情。简单的说,当程序同时完成多件事情时,就是所谓的多线程程序,比如说一个人可以同时进行呼吸和思考。同时做多件事情这种机制在Java中被称为并发,而将并发完成的每一件事情称为线程。可能这样解释有点牵强,我们结合一下进程这个概念来对比一下。

1、进程与线程的区别

什么是进程呢?看下图就很清楚了,我们用的qq就是一个进程,也就是一个独立的程序,但是这个程序里面有很多功能,并且这些功能也是可以同时进行的,那么每进行一个功能其实就是开启一个线程,这个解释应该比较清晰了。


在这里插入图片描述

那么这么多件线程要同时执行,CPU是怎么处理的呢?
我先举一个例子来,比如现在你的大脑要同时阅读三本书,首先阅读第1本书的第1页,然后阅读第2本书的第1页,然后再阅读第3本书的第1页,回过头再阅读第1本书的第2页,以此类推,就完成了多线程的任务。这个例子听起来有点忽悠人的感觉,因为明显有先后之分,怎么就同时执行了呢?原因是CPU的转换执行速度非常快,快到你根本无法想象那种,所以我们会认为是同时发生的。CPU在执行某一个进程会给这个进程分配一段时间T,一个线程则是进程中的执行流程,同样,一个线程也可以得到时间段T中的一小段去完成它的一小部分功能,然后去执行下一个线程的一小部分功能,直到这段时间T被消耗完,这样就完成了多个并发执行的线程。把上面的内容概括一下就是这三句话:


在这里插入图片描述

2、线程实现的两种方法

1、继承Thread类

语法:
Thread thread = new Thread();
Thread thread = new Thread(String name);//参数是自定义线程名,只是用来查找线程的时候用到。多数使用第一种就可以。

类中的两个重要方法:


在这里插入图片描述

完成线程真正功能的代码放在内的run()方法中,也就是说你启动这个线程的目的。当一个类继承Thread类后,就可以在该类中覆盖run()方法,然后同时调用Thread类的start()方法去执行线程,这里需要注意的是,不能直接调用run()方法,也就是调用run()方法如果不调用start()方法,线程是永远都不会启动的,因为在主方法没有调用start()方法之前,Thread对象只是一个实例,而不是一个真正的线程。如果调用一个已经启动的线程,系统会抛出异常。

2、实现Runnable接口

前面所说的线程都是通过扩展thread类来创建的,如果一个类需要继承其他类(非Thread类),而且还要使当前类实现多线程,因为java不支持多继承,那么可以通过实现Runnable接口来完成这个功能。实际上Threat类也是实现了Runnable接口具有了一个多线程功能,其实run()方法是来源于Runnable接口的,Thread类只不过实现了这个接口然后重写了run()方法。Runnable接口用法如下,把Runnable接口当参数传给Thread对象,然后调用strat()方法就可以启动线程了。


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3、线程的生命周期

在这里插入图片描述

4、操作线程的方法

1、线程的睡眠

我们操作线程其实就是在切换它们的生命周期的状态,我们可以通过调用sleep()方法使线程休眠,这样可以达到延时的作用。

语法:Thread.sleep(1000);//参数是指定休眠的时间,该时间以毫秒为单位,这里就是一秒的时间。

2、线程的加入

如果当前某程序为多线程程序,假如存在一个线程a,现在需要插入线程b要求线程b先执行完毕,然后再继续执行线程a,此时可以使用Thread类的join()方法来完成,这就好比你正在看电视,突然有快递员敲门叫你签收快递,这时候呢,你应该先签收快递,然后继续看电视。当某个线程使用Java方法加入到另一个线程时,另一个线程会等待该线程执行完毕后再继续执行。

public class JoinTest extends JFrame {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private Thread threadA; // 定义两个线程
    private Thread threadB;
    final JProgressBar progressBar = new JProgressBar(); // 定义两个进度条组件
    final JProgressBar progressBar2 = new JProgressBar();
    int count = 0;

    public static void main(String[] args) {
        init(new JoinTest(), 100, 100);
    }

    public JoinTest() {
        super();
        // 将进度条设置在窗体最北面
        getContentPane().add(progressBar, BorderLayout.NORTH);
        // 将进度条设置在窗体最南面
        getContentPane().add(progressBar2, BorderLayout.SOUTH);
        progressBar.setStringPainted(true); // 设置进度条显示数字字符
        progressBar2.setStringPainted(true);
        // 使用匿名内部类形式初始化Thread实例子
        threadA = new Thread(new Runnable() {
            int count = 0;

            public void run() { // 重写run()方法
                while (true) {
                    progressBar.setValue(++count); // 设置进度条的当前值
                    try {
                        Thread.sleep(100); // 使线程A休眠100毫秒
                        threadB.join(); // 使线程B调用join()方法
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
        threadA.start(); // 启动线程A
        threadB = new Thread(new Runnable() {
            int count = 0;

            public void run() {
                while (true) {
                    progressBar2.setValue(++count); // 设置进度条的当前值
                    try {
                        Thread.sleep(100); // 使线程B休眠100毫秒
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    if (count == 100) // 当count变量增长为100时
                        break; // 跳出循环
                }
            }
        });
        threadB.start(); // 启动线程B
    }   
    // 设置窗体各种属性方法
    public static void init(JFrame frame, int width, int height) {
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame.setSize(width, height);
        frame.setVisible(true);
    }
}

这里启动线程A后,让线程A休眠了0.1秒,然后线程B调用了join()方法加进来了,而join()方法会使当前运行的线程暂停,也就是线程A暂停,知道线程B执行完,然后才执行A。

3、线程的中断
这里的中断可以理解为结束,要结束一个线程只要结束run()方法就可以了,这里可以使用Thread类的interrupted()方法使线程离开run()方法,同时结束线程,这里程序会抛出InterruptedException异常,用户可以在处理该异常时完成一些最后工作,比如终止while循环、关闭数据库连接和关闭套接字等操作。例子:

public class InterruptedSwing extends JFrame {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    Thread thread;

    public static void main(String[] args) {
        init(new InterruptedSwing(), 100, 100);
    }

    public InterruptedSwing() {
        super();
        final JProgressBar progressBar = new JProgressBar(); // 创建进度条
        // 将进度条放置在窗体合适位置
        getContentPane().add(progressBar, BorderLayout.NORTH);
        progressBar.setStringPainted(true); // 设置进度条上显示数字
        thread = new Thread(new Runnable() {
            int count = 0;

            public void run() {
                while (true) {
                    progressBar.setValue(++count); // 设置进度条的当前值
                    try {
                        Thread.sleep(1000); // 使线程休眠1000豪秒
                        // 捕捉InterruptedException异常
                    } catch (InterruptedException e) {
                        System.out.println("当前线程序被中断");
                        break;
                    }
                }
            }
        });
        thread.start(); // 启动线程
        thread.interrupt(); // 中断线程
    }

    public static void init(JFrame frame, int width, int height) {
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame.setSize(width, height);
        frame.setVisible(true);
    }   
}

结果会输出当前程序被中断。

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