如何在Java中創(chuàng)建線程通信的四種方式你知道嗎

第如何在Java中創(chuàng)建線程通信的四種方式你知道嗎目錄1.1創(chuàng)建線程1.1.1創(chuàng)建線程的四種方式1.1.2Thread類與Runnable接口的比較1.1.3Callable、Future與FutureTask1.2線程組和線程優(yōu)先級(jí)1.3Java線程的狀態(tài)及主要轉(zhuǎn)化方法1.4Java線程間的通信1.4.1等待/通知機(jī)制1.4.2信號(hào)量1.4.3管道總結(jié)

1.1創(chuàng)建線程

1.1.1創(chuàng)建線程的四種方式

【1】繼承Thread類

【2】實(shí)現(xiàn)Runnable接口

【3】實(shí)現(xiàn)Callable，獲取返回值

【4】實(shí)現(xiàn)FutureTask類

Thread類是一個(gè)Runnable接口的實(shí)現(xiàn)類，Thread類中通過調(diào)用私有的init來實(shí)現(xiàn)初始化。

g：線程組

target：實(shí)現(xiàn)Runnable接口的線程處理類

name：線程名稱，如果沒有指定則默認(rèn)Thread-隨機(jī)數(shù)

stackSize：線程初始棧大小

1.1.2Thread類與Runnable接口的比較

1：由于Java“單繼承，多實(shí)現(xiàn)”的特性，Runnable接口使用起來比Thread更靈活。

2：Runnable接口出現(xiàn)更符合面向?qū)ο?，將線程單獨(dú)進(jìn)行對象的封裝。

3：Runnable接口出現(xiàn)，降低了線程對象和線程任務(wù)的耦合性。

4：如果使用線程時(shí)不需要使用Thread類的諸多方法，顯然使用Runnable接口更為輕量。Thread是擴(kuò)展了Runnable接口的對象。

1.1.3Callable、Future與FutureTask

使用Runnable和Thread來創(chuàng)建一個(gè)新的線程。但是它們有一個(gè)弊端，就是run方法是沒有返回值的。而有時(shí)候我們希望開啟一個(gè)線程去執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，并且這個(gè)任務(wù)執(zhí)行完成后有一個(gè)返回值。

@FunctionalInterface

publicinterfaceCallableV{

*處理任務(wù)并返回一個(gè)結(jié)果

*@returncomputedresult

*@throwsExceptionifunabletocomputearesult

Vcall()throwsException;

Callable一般是配合線程池工具ExecutorService來使用的。ExecutorService可以使用submit方法來讓一個(gè)Callable接口執(zhí)行。它會(huì)返回一個(gè)Future，我們通過

Future.get()就可以獲取線程執(zhí)行的返回結(jié)果了。

1.2線程組和線程優(yōu)先級(jí)

Java中用ThreadGroup來表示線程組，我們可以使用線程組對線程進(jìn)行批量控制。

ThreadGroup和Thread的關(guān)系就如同他們的字面意思一樣簡單粗暴，每個(gè)Thread必然存在于一個(gè)ThreadGroup中，Thread不能獨(dú)立于ThreadGroup存在。執(zhí)行main()方法線程的名字是main，如果在newThread時(shí)沒有顯式指定，那么默認(rèn)將父線程（當(dāng)前執(zhí)行newThread的線程）線程組設(shè)置為自己的線程組。

ThreadGroup管理著它下面的Thread，ThreadGroup是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的向下引用的樹狀結(jié)構(gòu)，這樣設(shè)計(jì)的原因是防止”上級(jí)”線程被”下級(jí)”線程引用而無法有效地被GC回收。

Java中線程優(yōu)先級(jí)可以指定，范圍是1~10。但是并不是所有的操作系統(tǒng)都支持10級(jí)優(yōu)先級(jí)的劃分（比如有些操作系統(tǒng)只支持3級(jí)劃分：低，中，高），Java只是給操作系統(tǒng)一個(gè)優(yōu)先級(jí)的參考值，線程最終在操作系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)是多少還是由操作系統(tǒng)決定。

Java默認(rèn)的線程優(yōu)先級(jí)為5，線程的執(zhí)行順序由調(diào)度程序來決定，線程的優(yōu)先級(jí)會(huì)在線程被調(diào)用之前設(shè)定。

通常情況下，高優(yōu)先級(jí)的線程將會(huì)比低優(yōu)先級(jí)的線程有更高的幾率得到執(zhí)行。我們使用方法Thread類的setPriority()實(shí)例方法來設(shè)定線程的優(yōu)先級(jí)。

Java中的優(yōu)先級(jí)來說不是特別的可靠，Java程序中對線程所設(shè)置的優(yōu)先級(jí)只是給操作系統(tǒng)一個(gè)建議，操作系統(tǒng)不一定會(huì)采納。而真正的調(diào)用順序，是由操作系統(tǒng)的線程調(diào)度算法決定的。

Java提供一個(gè)線程調(diào)度器來監(jiān)視和控制處于RUNNABLE狀態(tài)的線程。線程的調(diào)度策略采用搶占式，優(yōu)先級(jí)高的線程比優(yōu)先級(jí)低的線程會(huì)有更大的幾率優(yōu)先執(zhí)行。在優(yōu)先級(jí)相同的情況下，按照“先到先得”的原則。每個(gè)Java程序都有一個(gè)默認(rèn)的主線程，就是通過JVM啟動(dòng)的第一個(gè)線程main線程。

還有一種線程稱為守護(hù)線程（Daemon），守護(hù)線程默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)比較低。

如果某線程是守護(hù)線程，那如果所有的非守護(hù)線程結(jié)束，這個(gè)守護(hù)線程也會(huì)自動(dòng)結(jié)束。

應(yīng)用場景是：當(dāng)所有非守護(hù)線程結(jié)束時(shí)，結(jié)束其余的子線程（守護(hù)線程）自動(dòng)關(guān)閉，就免去了還要繼續(xù)關(guān)閉子線程的麻煩。

一個(gè)線程默認(rèn)是非守護(hù)線程，可以通過Thread類的setDaemon(booleanon)來設(shè)置。

【一個(gè)線程必然存在于一個(gè)線程組中，那么當(dāng)線程和線程組的優(yōu)先級(jí)不一致的時(shí)候?qū)?huì)怎樣呢？】

publicstaticvoidmain(String[]args){

ThreadGroupthreadGroup=newThreadGroup("t1");

threadGroup.setMaxPriority(6);

Threadthread=newThread(threadGroup,"thread");

thread.setPriority(9);

System.out.println("我是線程組的優(yōu)先級(jí)"+threadGroup.getMaxPriority());

System.out.println("我是線程的優(yōu)先級(jí)"+thread.getPriority());

所以，如果某個(gè)線程優(yōu)先級(jí)大于線程所在線程組的最大優(yōu)先級(jí)，那么該線程的優(yōu)先級(jí)將會(huì)失效，取而代之的是線程組的最大優(yōu)先級(jí)。

1.3Java線程的狀態(tài)及主要轉(zhuǎn)化方法

EnumThread.State

【1】反復(fù)調(diào)用同一個(gè)線程的start()方法是否可行？

【2】假如一個(gè)線程執(zhí)行完畢（此時(shí)處于TERMINATED狀態(tài)），再次調(diào)用這個(gè)線程的start()方法是否可行？

查看Thread類中start()方法源碼，代碼如下

publicsynchronizedvoidstart(){

//threadStatus表示處于NEW狀態(tài)的線程

if(threadStatus!=0)

thrownewIllegalThreadStateException();

//通知當(dāng)前線程的線程組這個(gè)線程將要啟動(dòng)，并添加當(dāng)前線程到線程組中

//當(dāng)前線程組未啟動(dòng)線程數(shù)減少

group.add(this);

booleanstarted=false;

try{

start0();

started=true;

}finally{

try{

//處理啟動(dòng)失敗的線程

if(!started){

group.threadStartFailed(this);

}catch(Throwableignore){

//本地方法執(zhí)行線程的實(shí)際啟動(dòng)流程

privatenativevoidstart0();

在start()內(nèi)部，這里有一個(gè)threadStatus的變量。如果它不等于0，調(diào)用start()是會(huì)直接拋出異常的。

我是在start()方法內(nèi)部的最開始打的斷點(diǎn)，敘述下在我這里打斷點(diǎn)看到的結(jié)果：

測試代碼如下

@Test

publicvoidtestThreadState(){

Threadthread=newThread(()-{

System.out.println("ThreadRun...");

thread.start();

thread.start();

第一個(gè)thread.start();執(zhí)行情況如下

第二個(gè)thread.start();執(zhí)行情況如下

兩個(gè)問題的答案都是不可行，在調(diào)用一次start()之后，threadStatus的值會(huì)改變（threadStatus!=0），此時(shí)再次調(diào)用start()方法會(huì)拋出IllegalThreadStateException異常。

比如，threadStatus為2代表當(dāng)前線程狀態(tài)為TERMINATED。

1.4Java線程間的通信

線程同步是線程之間按照一定的順序執(zhí)行。

1.4.1等待/通知機(jī)制

Java多線程的等待/通知機(jī)制是基于Object類的wait()方法和notify(),notifyAll()方法來實(shí)現(xiàn)的。

notify()方法會(huì)隨機(jī)叫醒一個(gè)正在等待的線程，而notifyAll()會(huì)叫醒所有正在等待的線程。

1.4.2信號(hào)量

JDK提供了一個(gè)類似于“信號(hào)量”功能的類Semaphore。但本文不是要介紹這個(gè)類，而是介紹一種基于volatile關(guān)鍵字的自己實(shí)現(xiàn)的信號(hào)量通信。

volitile關(guān)鍵字能夠保證內(nèi)存的可見性，如果用volitile關(guān)鍵字聲明了一個(gè)變量，在一個(gè)線程里面改變了這個(gè)變量的值，那其它線程是立馬可見更改后的值的。

【需求】讓線程1輸出0，然后線程2輸出1，再然后線程A輸出2…以此類推。我應(yīng)該怎樣實(shí)現(xiàn)呢？

privatestaticObjectlock=newObject();

privatestaticvolatileintsign=0;

staticclassMyThread1implementsRunnable{

@SneakyThrows

@Override

publicvoidrun(){

while(sign5){

if(sign%2==0){

System.out.println("線程1---"+sign);

synchronized(lock){

sign++;

staticclassMyThread2implementsRunnable{

@Override

publicvoidrun(){

while(sign5){

if(sign%2!=0){

System.out.println("線程2---"+sign);

synchronized(lock){

sign++;

publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{

ThreadthreadA=newThread(newMyThread1());

ThreadthreadB=newThread(newMyThread2());

threadA.start();

threadB.start();

Thread.sleep(4000);

注意：

上面使用了一個(gè)volatile變量signal來實(shí)現(xiàn)了“信號(hào)量”的模型。但是volatile僅僅只線程可見的，signal++并不是一個(gè)原子操作，所以我們需要使用synchronized給它“上鎖”

1.4.3管道

管道是基于“管道流”的通信方式。JDK提供了PipedWriter、PipedReader、PipedOutputStream、PipedInputStream。其中，前面兩個(gè)是基于字符的，后面兩個(gè)是基于字節(jié)流的。

publicclassPipeExample{

*構(gòu)建一個(gè)管道讀的線程

staticclassReaderThreadimplementsRunnable{

privatePipedReaderpipedReader;

publicReaderThread(PipedReaderpipedReader){

this.pipedReader=pipedReader;

@Override

publicvoidrun(){

intcount=0;

{//接收并輸出流

while((count=pipedReader.read())!=-1){

System.out.println((char)count);

}catch(IOExceptione){

e.printStackTrace();

*構(gòu)建一個(gè)寫入管道流的線程

staticclassWriterThreadimplementsRunnable{

privatePipedWriterwriter;

publicWriterThread(PipedWriterwriter){

this.writer=writer;

@SneakyThrows

@Override

publicvoidrun(){

try{

writer.write("qwertyui");

}catch(IOExceptione){

e.printStackTrace();

}finally{

//寫入管道的流必須關(guān)閉

writer.close();

publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException,InterruptedException{

PipedWriterwriter=newPipedWriter();