kotlin学习第九天：线程、协程

线程

Java中创建线程的两种方式

Thread类

Java使用java.lang.Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流。Java中通过继承Thread类来创建并启动多线程的步骤如下：

  1. 定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体。
  2. 创建Thread子类的实例，即创建了线程对象
  3. 调用线程对象的start()方法来启动该线程

代码如下：

测试类：

测试类：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建自定义线程对象
        MyThread mt = new MyThread("新的线程！");
        //开启新线程
        mt.start();
        //在主方法中执行for循环
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("main线程！"+i);
        }
    }
}

自定义线程类：

public class MyThread extends Thread {
    //定义指定线程名称的构造方法
    public MyThread(String name) {
        //调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称
        super(name);
    }
    /**
     * 重写run方法，完成该线程执行的逻辑
     */
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(getName()+"：正在执行！"+i);
        }
    }
}

Runnable接口

采用java.lang.Runnable也是非常常见的一种，我们只需要重写run方法即可。

步骤如下：

  1. 定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
  2. 创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。
  3. 调用线程对象的start()方法来启动线程。

代码如下：

public class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
        }
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建自定义类对象  线程任务对象
        MyRunnable mr = new MyRunnable();
        //创建线程对象
        Thread t = new Thread(mr, "小强");
        t.start();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("旺财 " + i);
        }
    }
}

通过实现Runnable接口，使得该类有了多线程类的特征。run()方法是多线程程序的一个执行目标。所有的多线程代码都在run方法里面。Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。

线程池

线程池概念

线程池其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，无需反复创建线程而消耗过多资源。

合理利用线程池能够带来三个好处：

  1. 降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
  2. 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
  3. 提高线程的可管理性。可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

线程池的使用

Java里面线程池的顶级接口是java.util.concurrent.Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是java.util.concurrent.ExecutorService。

要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在java.util.concurrent.Executors线程工厂类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。官方建议使用Executors工程类来创建线程池对象。

Executors类中有个创建线程池的方法如下：

  • public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：返回线程池对象。(创建的是有界线程池,也就是池中的线程个数可以指定最大数量)

获取到了一个线程池ExecutorService 对象，那么怎么使用呢，在这里定义了一个使用线程池对象的方法如下：

  • public Future<?> submit(Runnable task):获取线程池中的某一个线程对象，并执行。

使用线程池中线程对象的步骤：

  1. 创建线程池对象。
  2. 创建Runnable接口子类对象。(task)
  3. 提交Runnable接口子类对象。(take task)
  4. 关闭线程池(一般不做)。

Runnable实现类代码：

public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("我要一个教练");
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("教练来了： " + Thread.currentThread().getName());
        System.out.println("教我游泳,交完后，教练回到了游泳池");
    }
}

线程池测试类：

public class ThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程池对象
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2);//包含2个线程对象
        // 创建Runnable实例对象
        MyRunnable r = new MyRunnable();

        //自己创建线程对象的方式
        // Thread t = new Thread(r);
        // t.start(); ---> 调用MyRunnable中的run()

        // 从线程池中获取线程对象,然后调用MyRunnable中的run()
        service.submit(r);
        // 再获取个线程对象，调用MyRunnable中的run()
        service.submit(r);
        service.submit(r);
        // 注意：submit方法调用结束后，程序并不终止，是因为线程池控制了线程的关闭。
        // 将使用完的线程又归还到了线程池中
        // 关闭线程池
        //service.shutdown();
    }
}

线程中断

有以下一个线程：

测试类：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread mt = new MyThread();
        mt.setName("线程一");
        mt.start();
    }
}

自定义线程类：

public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("打印" +i);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

如果我们想要在主线程中三秒钟后停止掉子线程，应该怎么做呢？我们可以使主线程睡眠三秒钟，在try{}中加上interrupt（）方法，使得线程停止。代码如下：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread mt = new MyThread();
        mt.setName("线程一");
        mt.start();
        try {
            Thread.sleep(3000);
            mt.interrupt();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

但是，这样做会出现一个新问题，那就是在第三秒时会由 e.printStackTrace()打印一个java.lang.InterruptedException: sleep interrupted异常，然后线程会继续执行。使用interrupt中断线程，需要在线程执行代码中通过isInterrupted进行线程状态的判断。线程里面有sleep ，中断失效了。因为sleep会抛出InterruptedException。所以我们需要在自定义线程类中定义一个boolean类型的NeedInterrupt的变量：

实现类：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread mt = new MyThread();
        mt.setName("线程一");
        mt.start();
        try {
            Thread.sleep(3000);
            mt.setNeedInterrupt(true);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

自定义线程类：

public class MyThread extends Thread {
    private int a = 0;
    private boolean needInterrupt = false;

    public void setNeedInterrupt(boolean needInterrupt) {
        this.needInterrupt = needInterrupt;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            if (needInterrupt) return;
            System.out.println("打印" + i);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

线程join

一般来说，在java中主线程和子线程相当于两条平行的线，没有交集。如果想在主线程执行的同时执行子线程，需要用到join（）方法。测试类如下：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("主线程开始执行");
        MyThread mt = new MyThread();
        mt.setName("线程1");
        mt.start();
        try {
            mt.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("主线程结束执行");
    }
}

加上jion后，相当于把子线程的操作join到主线程中。

守护线程

守护线程是指在程序运行的时候在后台提供一种通用的服务的线程(垃圾回收线程) 。主线程执行结束，守护线程就结束了。

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("主线程开始");
        MyThread thread = new MyThread();
        thread.setName("线程1");
        thread.setDaemon(true);
        thread.start();
        System.out.println("主线程结束");
    }
}

创建线程的第三种方式——CallAble

Callable接口类似于Runnable，从名字就可以看出来了，但是Runnable不会返回结果，并且无法抛出返回结果的异常，而Callable功能更强大一些，被线程执行后，可以返回值，这个返回值可以被Future拿到，也就是说，Future可以拿到异步执行任务的返回值，下面来看一个简单的例子：

测试类：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCallAble callAble = new MyCallAble();
        ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(5);
        Future<String> future = es.submit(callAble);
        try {
            String result = future.get();
            System.out.println(result);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

自定义线程类

public class MyCallAble implements Callable<String> {
    @Override
    public String call() throws Exception {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("打印"+i);
            Thread.sleep(500);
        }
        return "callAble返回了数据";
    }
}

协程

协程的启动

kotlin中启动协程需要的函数是launch函数，他有四个参数：前面三个都是默认参数，第四个参数是函数参数（带接收者的函数字面值）。函数的返回值是Job类型。第一个参数：指的是协程的上下文，即协程的执行环境。类型：CoroutineContext，默认值：DefaultDispatcher<=>CommonPool。CommonPool是单例，作用是创建了一个线程池—>ForkJoinPool。所以我们可以得出结论：协程其实就是启动了一个线程池，协程的任务也是执行在线程池里面。

fun main(args: Array<String>) {
    launch {
        (1..10).forEach {
            println("打印"+it)
            Thread.sleep(300)
        }
    }
    Thread.sleep(1000)
}

ForkJoinPool

ForkJoinPool启动的线程就是守护线程。

fun main(args: Array<String>) {
    println("主线程开始执行")
    //普通的线程池
    val service = Executors.newFixedThreadPool(2)
    val Myrunnable = MyRunnable()
    val thread = Thread(Myrunnable)
    thread.isDaemon = true
    thread.start()
    //ForkJoinPool线程池
    val pool = ForkJoinPool(5)
    val runnable = MyRunnable()
    pool.execute(runnable)
    Thread.sleep(1000)
    println("主线程结束执行")
}

//创建线程程序
class MyRunnable : Runnable {
    override fun run() {
        (1..10).forEach {
            println("打印" + it)
            Thread.sleep(300)
        }
    }
}

挂起函数

通过suspend修饰的函数就是挂起函数，即标记了这个函数可以被挂起，后面再执行。挂起函数只能在协程里面执行或者在挂起函数里执行。标记成挂起函数之后，这个函数可以被挂起执行，但是如果函数里面结果可以直接返回，自动决定不用再挂起

fun main(args: Array<String>) = runBlocking {
    val job = launch {
        println("挂起前逻辑")
        delay(1000)
        println("挂起后逻辑")
    }
    job.join()
}

协程取消

协程取消类似于线程的停止，但是功能更强大：

fun main(args: Array<String>) = runBlocking {
    //2000ms之后协程停下来
    val job = launch {
        (1..10).forEach {
            println("打印:" + it)
            delay(500L)
        }
    }
    Thread.sleep(2000)
    //协程取消
    job.cancel()
    job.join()
}

协程启动方式async

通过async启动协程时，不需要通过join方式执行：

fun main(args: Array<String>) = runBlocking {
    //启动协程
    val defer1 = async { job1() }
    val defer2 = async { job2() }
    val result1 = defer1.await()
    val result2 = defer2.await()
    println(result1)
    println(result2)
}

//挂起函数定义任务
suspend fun job1(): String {
    println("job1开始执行了")
    delay(2000L)
    println("job1执行结束了")
    return "job1的返回值"
}

suspend fun job2(): String {
    println("job2开始执行了")
    delay(2000L)
    println("job2执行结束了")
    return "job2的返回值"
}

协程的上下文

协程上下文所用到的关键字是Description，是launch的第一个参数，作用是指定当前协程在哪个线程池里面执行：

fun main(args: Array<String>) = runBlocking {
    val job1 = launch {
        println("默认  运行在:${Thread.currentThread()}")
    }
    val job2 = launch(CommonPool) {
        println("CommonPool  运行在:${Thread.currentThread()}")
    }
    val job3 = launch(Unconfined) {
        //运行在主线程里面
        println("Unconfined  运行在:${Thread.currentThread()}")
    }
    val job4 = launch(coroutineContext) {
        //父协程的上下文
        println("coroutineContext  运行在:${Thread.currentThread()}")
    }
    val job5 = launch(newFixedThreadPoolContext(3, "job5的线程池")) {
        //父协程的上下文
        println("newFixedThreadPoolContext  运行在:${Thread.currentThread()}")
    }
    job1.join()
    job2.join()
    job3.join()
    job4.join()
    job5.join()
}
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