前面一节了解了多线程的概念。本节主要介绍如何使用Thread类来创建和启动线程。

在讲解之前,先考虑一个编程任务。假设有一个同学通讯录,通讯录长度为1000,用于记录同学的姓名、电话、地址信息,用户可以并发检索该通讯录,输入通讯录中的姓名,程序从通讯录中查找该姓名,如果存在则输出与该姓名相关的电话、地址信息。任务要求简单模拟1000个用户的并发访问,检索功能分别采用单线程和多线程实现,比较在1000个用户的并发访问下,单线程和多线程的检索效率。

1、线程的创建和启动

Java提供了两种创建线程的方式。

一种方式是定义实现Java.lang.Runnable接口的类。Runnable接口中只有一个run()方法,用来定义线程运行体。代码如下:

java 多线程 实际场景 java多线程应用场景_单线程

定义好MyRunner类后,需要把MyRunner类的实例作为参数传入到Thread的构造方法中,来创建一个新线程。代码如下:

java 多线程 实际场景 java多线程应用场景_main方法_02

在ThreadRunDemo类的main方法中,实例化Thread对象,并将MyRunner类的实例作为参数传入进去,然后调用Thread对象的start方法启动线程。线程输出结果如下图所示:

java 多线程 实际场景 java多线程应用场景_java多线程使用场景_03

MyRunner线程输出结果

另外一种方式是将类定义为Thread类的子类,并重写Thread类的run()方法,代码如下:

java 多线程 实际场景 java多线程应用场景_单线程_04

定义好Thread类的子类后,创建一个线程,只需要创建Thread子类的一个实例即可。代码如下:

java 多线程 实际场景 java多线程应用场景_main方法_05

在ThreadDemo2类的main方法中,只需实例化Thread对象即可,然后调用Thread对象的start方法启动线程。

注意:在两种创建线程的方式中,建议使用第一种方式。因为采用实现接口的方式可以避免由于Java的单一继承带来的局限,有利于代码的健壮性。

2、用单线程完成同学通讯录检索任务

(1)首先建立一个同学通讯录类,代码如下:

java 多线程 实际场景 java多线程应用场景_main方法_06

(2)初始化通讯录数据,用ArrayList集合类存储1000个PhoneBook对象,代码如下:

java 多线程 实际场景 java多线程应用场景_单线程_07

(3)用for循环模拟1000个并发客户检索通讯录,并输出通讯录信息,记录检索全部完成时间,代码如下:

java 多线程 实际场景 java多线程应用场景_单线程_08

程序用for循环模拟1000个并发客户检索通讯录,在模拟检索任务开始之前调用System的currentTimeMillis方法获取系统当前时间,模拟检索任务执行结束后,再获取任务执行完成后的时间,然后计算两个时间的差值,该差值就是检索任务运行的时间。程序输出结果如下图所示:

java 多线程 实际场景 java多线程应用场景_main方法_09

单线程完成同学通讯录检索任输出结果

从上图可以看出,检索结果按顺序输出,耗时46ms。

3、用多线程完成同学通讯录检索任务

(1)改造searchPhoenBook方法为线程

上面代码PhoneBookSearch 类searchPhoenBook方法完成通讯录的检索及信息输出。下面的代码把该方法改造为线程,这样就可以实现当多用户检索通讯录时,程序针对每个用户的检索请求,都会启动一个线程去执行检索任务,由顺序执行改为并发执行。改造代码如下:

java 多线程 实际场景 java多线程应用场景_java多线程使用场景_10

代码定义一个SearchPhone,该类实现Runnable接口,并重写Runnable接口的run()方法,在run方法中,完成通讯录的检索及输出功能。

(2)改造PhoneBookSearch类的main方法

在PhoneBookSearch类的main方法中,不再调用searchPhoenBook方法,而是实例化Thread对象,并将SearchPhone类的实例作为参数传入进去,然后调用Thread对象的start方法启动线程,代码如下:

java 多线程 实际场景 java多线程应用场景_多线程_11

程序输出结果如下图所示:

java 多线程 实际场景 java多线程应用场景_单线程_12

用多线程完成同学通讯录检索任务输出结

从输出结果看,检索结果并没有按照顺序输出,整个检索耗时152ms。用多线程技术实现通讯录的并发检索,并没有提高检索效率,反而不如单线程的运行速度快。主要原因是系统每启动一个线程,都要耗费一定的系统资源,导致运行效率降低,多线程在这个例子程序中,并没有体现出多线程的性能优势。

我们换个场景,假如把通讯录的检索放到服务器端,1000个用户在同一时间并发检索通讯录,如果服务端是单线程服务,虽然1000个用户是并发访问,但要在服务器端随机排队等候服务器响应,如果1个用户的响应时间为1秒,那么依次类推,最后1个用户的响应时间为1000秒。如果是多线程服务,平均每个用户的响应时间为2到3秒左右,显然能够满足大多数用户的响应需求。在这个场景下,多线程就体现出了性能优势。

■ 知识点拨

在正常情况下,让程序来完成多个任务,只使用单个线程来完成比用多个线程完成所用的时间会更短。因为JVM在调度管理每个线程上肯定要花费一定资源和时间的。那么,在什么场景下使用多线程呢?一是对用户响应要求比较高,又允许用户并发访问的场景;二是程序存在耗费时间的计算,整个系统都会等待这个操作,为了提高程序的响应,将耗费时间的计算通过线程来完成。