基本實現(xiàn)

　　在java中，Java官方提供了三種方式來幫助我們實現(xiàn)一個線程，其中：

　　第一種方式：繼承 Thread 對象：extends Thread

　　// 自定義線程對象

　　class ApplicationThread extends Thread {

　　public void run() {

　　// 線程需要執(zhí)行的代碼

　　......

　　}

　　}

　　其中，Thread 類本質上是實現(xiàn)了Runnable 接口的一個實例，代表一個線程的實例。啟動線程的唯一方

　　法就是通過Thread 類的start()實例方法。start()方法是一個native 方法，它將啟動一個新線程，并執(zhí)行run()方法。

　　第二種方式：實現(xiàn) Runnable 接口(無返回值)：implements Runnable

　　// 實現(xiàn)Runnable接口

　　class ApplicationThread implements Runnable {

　　@Override

　　public void run() {

　　// 線程需要執(zhí)行的代碼

　　......

　　}

　　}

　　其中，如果自己的類已經extends 另一個類，就無法直接extends Thread，此時，可以實現(xiàn)一個Runnable 接口。

　　第三種方式：實現(xiàn)Callable 接口(有返回值)：implements Callable

　　// 實現(xiàn)Runnable接口

　　class ApplicationThread implements Callable {

　　@Override

　　public void run() {

　　// 線程需要執(zhí)行的代碼

　　......

　　}

　　}

　　其中，執(zhí)行Callable 任務后，可以獲取一個Future 的對象，在該對象上調用get 就可以獲取到Callable 任務返回的Object對象。

　　第四種方式：基于線程池方式創(chuàng)建：線程和數(shù)據庫連接這些資源都是非常寶貴的資源。那么每次需要的時候創(chuàng)建，不需要的時候銷毀，是非常浪費資源的。那么我們就可以使用緩存的策略，也就是使用線程池。

　　Java 里面線程池的頂級接口是Executor，但是嚴格意義上講Executor 并不是一個線程池，而只是一個執(zhí)行線程的工具。真正的線程池接口是ExecutorService。

　　Java主要提供了newCachedThreadPool，newFixedThreadPool，newScheduledThreadPool以及newSingleThreadExecutor 等4種線程池。

　　目前業(yè)界線程池的設計，普遍采用的都是生產者 - 消費者模式。線程池的使用方是生產者，線程池本身是消費者。

　　Java 并發(fā)包里提供的線程池，比較強大且復雜。Java 提供的線程池相關的工具類中，最核心的是 ThreadPoolExecutor，通過名字你也能看出來，它強調的是 Executor，而不是一般意義上的池化資源。

　　ThreadPoolExecutor(

　　int corePoolSize,

　　int maximumPoolSize,

　　long keepAliveTime,

　　TimeUnit unit,

　　BlockingQueueworkQueue,

　　ThreadFactory threadFactory,

　　RejectedExecutionHandler handler)

　　對于這些參數(shù)的意義，我們可以把線程池類比為一個項目組，而線程就是項目組的成員。其中：

　　corePoolSize：表示線程池保有的最小線程數(shù)。

　　maximumPoolSize：表示線程池創(chuàng)建的最大線程數(shù)。

　　keepAliveTime & unit：一個線程如果在一段時間內，都沒有執(zhí)行任務，說明很閑，keepAliveTime 和 unit 就是用來定義這個“一段時間”的參數(shù)。也就是說，如果一個線程空閑了keepAliveTime & unit這么久，而且線程池的線程數(shù)大于 corePoolSize ，那么這個空閑的線程就要被回收。

　　workQueue：工作隊列。

　　threadFactory：通過這個參數(shù)你可以自定義如何創(chuàng)建線程名稱。

　　handler：通過這個參數(shù)你可以自定義任務的拒絕策略。

　　其中，Java在ThreadPoolExecutor 已經提供了以下 4 種策略:

　　CallerRunsPolicy：提交任務的線程自己去執(zhí)行該任務

　　AbortPolicy：默認的拒絕策略，會 throws RejectedExecutionException

　　DiscardPolicy：直接丟棄任務，沒有任何異常拋出

　　DiscardOldestPolicy：丟棄最老的任務，其實就是把最早進入工作隊列的任務丟棄，然后把新任務加入到工作隊列

　　同時, Java 在 1.6 版本還增加了 allowCoreThreadTimeOut(boolean value) 方法，表示可以讓所有線程都支持超時。

　　調度方式

　　由于CPU的計算頻率非常高，每秒計算數(shù)十億次，因此可以將CPU的時間從毫秒的維度進行分段，每一小段叫作一個CPU時間片。

　　目前操作系統(tǒng)中主流的線程調度方式是：基于CPU時間片方式進行線程調度。

　　線程只有得到CPU時間片才能執(zhí)行指令，處于執(zhí)行狀態(tài)，沒有得到時間片的線程處于就緒狀態(tài)，等待系統(tǒng)分配下一個CPU時間片。

　　由于時間片非常短，在各個線程之間快速地切換，因此表現(xiàn)出來的特征是很多個線程在“同時執(zhí)行”或者“并發(fā)執(zhí)行”。

　　在Javs多視程環(huán)境中，為了保證所有線程都能按照一定的策略執(zhí)行，JVM 需要有一個線程調變器支持工作。

　　這個調度器定義了線程測度的策略，通過特定的機制為多個線分配CPU的使用權，線程調度器中一般包含多種調度策略算法，由這些算法來決定CPU的分配。

　　除此之外，每個線程還有自己的優(yōu)先級(比如有高，中、低級別)調度算法會通過這些優(yōu)先級來實現(xiàn)優(yōu)先機制。

　　常見線程的調度模型目前主要分為兩種：(分時)協(xié)同式調度模型和搶占式調度模型。

　　搶占式調度:

　　系統(tǒng)按照線程優(yōu)先級分配CPU時間片

　　優(yōu)先級高的線程優(yōu)先分配CPU時間片，如果所有就緒線程的優(yōu)先級相同，那么會隨機選擇一個，優(yōu)先級高的線程獲取的CPU時間片相對多一些。

　　每個或程的執(zhí)行時間和或候的切換高由調度落控劃，調度器按照某種略為每個線穆分配執(zhí)行時間，

　　調度器可能會為每個線整樣分配相的執(zhí)行時間，也可能為某些特定線程分配較長的執(zhí)行時間，甚至在極準情況下還可能不給某熱線程分!執(zhí)行時同片，從而導致某技線相得不到執(zhí)行，

　　在搶占式調支機制下，一個線程的堵事不會導致整個進程堵客

　　(分時)協(xié)同式調度:

　　系統(tǒng)平均分配CPU的時間片，所有線程輪流占用CPU，即在時間片調度的分配上所有線程“人人平等”。

　　某一線相執(zhí)行完后會主動通知調度器切換現(xiàn)下一個線程上繼續(xù)執(zhí)行。

　　在這種模式下，線程的執(zhí)行時間由線程本身控物，也就是說線程的切換點是可以預先知道的。

　　在這種模式下，如果某個錢程的邏輯輯存在問題，則可能導致系統(tǒng)運行到一半就阻塞了，最終會導致整個進程阻塞，甚至更糟可能導致整個系統(tǒng)崩潰。

　　由于目前大部分操作系統(tǒng)都是使用搶占式調度模型進行線程調度，Java的線程管理和調度是委托給操作系統(tǒng)完成的，與之相對應，Java的線程調度也是使用搶占式調度模型，因此Java的線程都有優(yōu)先級。

　　主要是 因為Java的線程調度涉及JVM的實現(xiàn)，JVM規(guī)范中規(guī)定每個線程都有各自的優(yōu)先級，且優(yōu)先級越高，則越優(yōu)先執(zhí)行。

　　但是，優(yōu)先級越高并不代表能獨占執(zhí)行時間，可能優(yōu)先級越高得到的執(zhí)行時間越長，反之，優(yōu)先級越低的線程得到執(zhí)行時間越短，但不會出現(xiàn)不分配執(zhí)行時間的情況。

　　假如有若干個線程，我們想讓一些線程擁有更多的執(zhí)行時間或者少分配點執(zhí)行時間，那么就可以通過設置線程的優(yōu)先級來實現(xiàn)。

　　所有處于可執(zhí)行狀態(tài)的線程都在一個隊列中，且每個線程都有自己的優(yōu)先級，JVM 線程調度器會根據優(yōu)先級來決定每次的執(zhí)行時間和執(zhí)行頻率。

　　但是，優(yōu)先級高的線程一定會先執(zhí)行嗎?我們能否在 Java 程序中通過優(yōu)先級值的大小來控制線程的執(zhí)行順序呢?

　　答案是肯定不能的。主要是因為影響線程優(yōu)先級語義的因素有很多,具體如下：

　　不同版本的操作系統(tǒng)和 JVM 都可能會產生不同的行為

　　優(yōu)先級對于不同的操作系統(tǒng)調度器來說可能有不同的語義;有些操作系統(tǒng)的調度器不支持優(yōu)先級

　　對于操作系統(tǒng)來說，線程的優(yōu)先級存在“全局”和“本地”之分，不同進程的優(yōu)先級一般相互獨立

　　不同的操作系統(tǒng)對優(yōu)先級定義的值不一樣，Java 只定義了 1~10

　　操作系統(tǒng)常常會對長時間得不到運行的線程給予增加一定的優(yōu)先級

　　操作系統(tǒng)的線程調度器可能會在線程發(fā)生等待時有一定的臨時優(yōu)先級調整策略

　　JVM 線程調度器的調度策略決定了上層多線程的運行機制，每個線程執(zhí)行的時間都由它分配管理。

　　調度器將按照線程優(yōu)先級對線程的執(zhí)行時間進行分配，優(yōu)先級越高得到的 CPU執(zhí)行時間越長，執(zhí)行頻率也可能更大。

　　Java把線程優(yōu)先級分為10個級別，線程在創(chuàng)建時如果沒有明確聲明優(yōu)先級，則使用默認優(yōu)先級。

　　Java定義了 Thread.MIN_PRIORITY、Thread.NORM PRIORITY和 Thread.MAXPRIORITY這3個常量，分別代表最小優(yōu)先級值(1)、默認優(yōu)先級值(5)和最大優(yōu)先級值(10)。

　　此外，由于JVM 的實現(xiàn)是以宿主操作系統(tǒng)為基礎的，所以Java各優(yōu)先級與不同操作系統(tǒng)的原生線程優(yōu)先級必然存在著某種映射關系，這樣才能夠封裝所有操作系統(tǒng)的優(yōu)先級來提供統(tǒng)一的優(yōu)先級語義。

　　一般情況下，在Linux中可能要與-20~19之間的優(yōu)先級值進行映射，而Windows系統(tǒng)則有9個優(yōu)先級要映射。

　　更多關于“java培訓”的問題，歡迎咨詢千鋒教育在線名師。千鋒教育多年辦學，課程大綱緊跟企業(yè)需求，更科學更嚴謹，每年培養(yǎng)泛IT人才近2萬人。不論你是零基礎還是想提升，都可以找到適合的班型，千鋒教育隨時歡迎你來試聽。