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[移动开发]实现多线程的四种方式与线程池原理

实现多线程的三种方法:(1)继承Thread类,(2)实现Runnable接口,(3)实现Callable接口

方法一：继承Thread类?重写run方法，调用对象的start()

注意：如果是tt.run()不能开启多线程，相当于调用TestThread类的run()方法，这是一种“同步编程模型”

public class TestThread extends Thread{
    //方法一：继承Thread类 重写run方法，调用对象的start()
    //run()是线程的入口点
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("一边学习");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建子类对象
        TestThread tt = new TestThread();
        //启动
        tt.start(); //不保证立即运行，由cpu调用
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("努力敲代码");
        }
    }
}

方法二：实现Runnable接口，重写run方法,调用实现类的start方法

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    shareResource.print5();
            }
        }, "A").start();
//Thread t1 = new Thread(Runnable, "aaa");传入实现runnable接口的和线程的名字


public class TestThread2 implements Runnable{
    //方法二：实现Runnable接口，重写run方法
    //由实现类调用start方法
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("一边玩耍");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 ts = new TestThread2();
        Thread t = new Thread(ts);
        t.start();
        //new Thread(new TestThread2()).start();
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("一边学习");
        }
    }
}

方式三：实现Callable接口重写call()方法

我们知道，实现Runnable接口的时候，需要重写run方法，也就是线程在启动的时候，会自动调用的方法

同理，我们实现Callable接口，也需要实现call方法，但是这个时候我们还需要有返回值，这个Callable接口的应用场景一般就在于批处理业务，比如转账的时候，需要给一会返回结果的状态码回来，代表本次操作成功还是失败

/**
 * Callable有返回值
 * 批量处理的时候，需要带返回值的接口（例如支付失败的时候，需要返回错误状态）
 *
 */
class MyThread2 implements Callable<Integer> {

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("come in Callable");
        return 1024;
    }
}

最后我们需要做的就是通过Thread线程，将MyThread2实现Callable接口的类包装起来

这里需要用到的是FutureTask类，他实现了Runnable接口，并且还需要传递一个实现Callable接口的类作为构造函数

// FutureTask：实现了Runnable接口，构造函数又需要传入 Callable接口
// 这里通过了FutureTask接触了Callable接口
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new MyThread2());

然后在用Thread进行实例化，传入实现Runnabnle接口的FutureTask的类

Thread t1 = new Thread(futureTask, "aaa");
t1.start();

最后通过 futureTask.get() 获取到返回值

// 输出FutureTask的返回值
System.out.println("result FutureTask " + futureTask.get());

这就相当于原来我们的方式是main方法一条龙之心，后面在引入Callable后，对于执行比较久的线程，可以单独新开一个线程进行执行，最后在进行汇总输出

最后需要注意的是要求获得Callable线程的计算结果，如果没有计算完成就要去强求，会导致阻塞，直到计算完成

注意

多个线程执行一个FutureTask的时候，只会计算一次

FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new MyThread2());

// 开启两个线程计算futureTask
new Thread(futureTask, "AAA").start();
new Thread(futureTask, "BBB").start();

如果我们要两个线程同时计算任务的话，那么需要这样写，需要定义两个futureTask

FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new MyThread2());
FutureTask<Integer> futureTask2 = new FutureTask<>(new MyThread2());

// 开启两个线程计算futureTask
new Thread(futureTask, "AAA").start();

new Thread(futureTask2, "BBB").start();

方法四：创建线程池

Executors.newFixedThreadPool(int i) ：创建一个拥有 i 个线程的线程池
- 执行长期的任务，性能好很多
- 创建一个定长线程池，可控制线程数最大并发数，超出的线程会在队列中等待
Executors.newSingleThreadExecutor：创建一个只有1个线程的单线程池
- 一个任务一个任务执行的场景
- 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序执行
Executors.newCacheThreadPool(); 创建一个可扩容的线程池
- 执行很多短期异步的小程序或者负载教轻的服务器
- 创建一个可缓存线程池，如果线程长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，如无可回收，则新建新线程
Executors.newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：线程池支持定时以及周期性执行任务，创建一个corePoolSize为传入参数，最大线程数为整形的最大数的线程池

具体使用，首先我们需要使用Executors工具类，进行创建线程池，这里创建了一个拥有5个线程的线程池

// 一池5个处理线程（用池化技术，一定要记得关闭）
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

// 创建一个只有一个线程的线程池
ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();

// 创建一个拥有N个线程的线程池，根据调度创建合适的线程
ExecutorService threadPool = Executors.newCacheThreadPool();

我们需要使用 threadPool.execute执行业务，execute需要传入一个实现了Runnable接口的线程

或者使用threadPool.submit（），里面可以传入runnable接口，也可以传入callable接口。

threadPool.execute(() -> {
	System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 给用户办理业务");
});

然后我们使用完毕后关闭线程池

threadPool.shutdown();


public class MyThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {

        // Array  Arrays(辅助工具类)
        // Collection Collections(辅助工具类)
        // Executor Executors(辅助工具类)


        // 一池5个处理线程（用池化技术，一定要记得关闭）
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

        // 模拟10个用户来办理业务，每个用户就是一个来自外部请求线程
        try {

            // 循环十次，模拟业务办理，让5个线程处理这10个请求
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                final int tempInt = i;
                threadPool.execute(() -> {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 给用户:" + tempInt + " 办理业务");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }

    }
}

线程池的七大参数：

通过Executors类名，调用静态方法：newFixedThreadPool（）创建线程，表面是五参数

通过五参数的构造方法，传入五个参数，调用this（），进入七参数的构造方法。?

线程池在创建的时候，一共有7大参数（先看线线程池底层工作原理更好理解）

corePoolSize：核心线程数，线程池中的常驻核心线程数
- 在创建线程池后，当有请求任务来之后，就会安排池中的线程去执行请求任务，近似理解为今日当值线程
- 当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的队列放到缓存队列中
maximumPoolSize：线程池能够容纳同时执行的最大线程数，此值必须大于等于1、
- 相当有扩容后的线程数，这个线程池能容纳的最多线程数
keepAliveTime：多余的空闲线程存活时间
- 当线程池数量超过corePoolSize时，当空闲时间达到keepAliveTime值时，多余的空闲线程会被销毁，直到只剩下corePoolSize个线程为止
- 默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用
unit：keepAliveTime的单位
workQueue：任务队列，被提交的但未被执行的任务（类似于银行里面的候客区）
- LinkedBlockingQueue：链表阻塞队列
- SynchronousBlockingQueue：同步阻塞队列
threadFactory：表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用于创建线程池一般用默认即可
handler：拒绝策略，表示当队列满了并且工作线程大于线程池的最大线程数（maximumPoolSize3）时，如何来拒绝请求执行的Runnable的策略

线程池底层工作原理：

线程池运行架构图

文字说明

在创建了线程池后，等待提交过来的任务请求
当调用execute()方法添加一个请求任务时，线程池会做出如下判断
1. 如果正在运行的线程池数量小于corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务
2. 如果正在运行的线程数量大于或等于corePoolSize，那么将这个任务放入队列
3. 如果这时候队列满了，并且正在运行的线程数量还小于maximumPoolSize，那么还是创建非核心线程like运行这个任务；
4. 如果队列满了并且正在运行的线程数量大于或等于maximumPoolSize，那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行
当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行
当一个线程无事可做操作一定的时间(keepAliveTime)时，线程池会判断：
1. 如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程就被停掉
2. 所以线程池的所有任务完成后，它会最终收缩到corePoolSize的大小

以顾客去银行办理业务为例，谈谈线程池的底层工作原理

最开始假设来了两个顾客，因为corePoolSize为2，因此这两个顾客直接能够去窗口办理
后面又来了三个顾客，因为corePool已经被顾客占用了，因此只有去候客区，也就是阻塞队列中等待
后面的人又陆陆续续来了，候客区可能不够用了，因此需要申请增加处理请求的窗口，这里的窗口指的是线程池中的线程数，以此来解决线程不够用的问题
假设受理窗口已经达到最大数，并且请求数还是不断递增，此时候客区和线程池都已经满了，为了防止大量请求冲垮线程池，已经需要开启拒绝策略
临时增加的线程会因为超过了最大存活时间，就会销毁，最后从最大数削减到核心数

拒绝策略

以下所有拒绝策略都实现了RejectedExecutionHandler接口

AbortPolicy：默认，直接抛出RejectedExcutionException异常，阻止系统正常运行
DiscardPolicy：直接丢弃任务，不予任何处理也不抛出异常，如果运行任务丢失，这是一种好方案
CallerRunsPolicy：该策略既不会抛弃任务，也不会抛出异常，而是将某些任务回退到调用者
DiscardOldestPolicy：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加入队列中尝试再次提交当前任务

为什么不用默认创建的线程池？

线程池创建的方法有：固定数的，单一的，可变的，那么在实际开发中，应该使用哪个？

我们一个都不用，在生产环境中是使用自己自定义的

为什么不用 Executors 中JDK提供的？

根据阿里巴巴手册：并发控制这章

线程资源必须通过线程池提供，不允许在应用中自行显式创建线程
- 使用线程池的好处是减少在创建和销毁线程上所消耗的时间以及系统资源的开销，解决资源不足的问题，如果不使用线程池，有可能造成系统创建大量同类线程而导致消耗完内存或者“过度切换”的问题
线程池不允许使用Executors去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险
- Executors返回的线程池对象弊端如下：
  - FixedThreadPool和SingleThreadPool：
    - 运行的请求队列长度为：Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致OOM
  - CacheThreadPool和ScheduledThreadPool
    - 运行的请求队列长度为：Integer.MAX_VALUE，线程数上限太大导致oom