极客教程Java 多线程
Java 是一种多线程编程语言，这意味着我们可以使用 Java 开发多线程程序。一个多线程程序包含两个或更多个部分，可以同时运行，并且每个部分可以同时处理不同的任务，充分利用可用资源，尤其当计算机有多个 CPU 时。
根据定义，多任务处理是指多个进程共享通用的处理资源，如 CPU。多线程将多任务处理的概念扩展到应用程序中，您可以将单个应用程序中的特定操作划分为单独的线程。这些线程中的每一个都可以并行运行。操作系统不仅在不同应用程序之间分配处理时间，还在应用程序内的每个线程之间分配处理时间。
多线程使得您可以编写同时进行多个活动的程序。
线程的生命周期
一个线程在其生命周期中经历了各种阶段。例如，线程被创建、启动、运行，然后终止。下图显示了线程的完整生命周期。
以下是生命周期的阶段：
- 新建（New） - 一个新线程在新建状态开始其生命周期。它在程序启动线程之前保持在这个状态。也被称为 born thread 。
-
可运行（Runnable） - 新建的线程启动后，线程变为可运行状态。处于该状态的线程被视为正在执行其任务。
-
等待（Waiting） - 有时线程在等待另一个线程执行任务时会转换到等待状态。只有当另一个线程发出信号告知等待线程继续执行时，线程才会转换回可运行状态。
-
计时等待（Timed Waiting） - 可运行的线程可以进入计时等待状态，等待一段指定的时间间隔。当时间间隔到期或等待的事件发生时，线程将转换回可运行状态。
-
终止（Terminated） - 当一个可运行线程完成其任务或以其他方式终止时，它进入终止状态。
线程优先级
每个Java线程都有一个优先级，它帮助操作系统确定线程调度的顺序。
Java线程的优先级范围从MIN_PRIORITY（一个常数，值为1）到MAX_PRIORITY（一个常数，值为10）。默认情况下，每个线程都被赋予NORM_PRIORITY优先级（一个常数，值为5）。
优先级较高的线程对程序更重要，应在低优先级线程之前分配处理器时间。然而，线程优先级不能保证线程执行的顺序，并且在很大程度上依赖于平台。
通过实现Runnable接口创建线程
如果您的类打算作为一个线程执行，则可以通过实现 Runnable 接口来实现此目标。您需要遵循三个基本步骤：
步骤1
作为第一步，您需要实现 Runnable 接口提供的run()方法。该方法为线程提供了一个入口点，您将在此方法中放置完整的业务逻辑。以下是run()方法的简单语法：
public void run( )
步骤2
作为步骤2，您将使用以下构造函数实例化一个 Thread 对象。
Thread(Runnable threadObj, String threadName);
其中， threadObj 是实现 Runnable 接口的类的实例，而 threadName 是给新线程指定的名称。
步骤3
一旦创建了一个Thread对象，就可以调用 start() 方法来启动它，该方法会执行对run()方法的调用。以下是start()方法的简单语法：
void start();
示例
下面是一个创建新线程并开始运行的示例栗子−
class RunnableDemo implements Runnable {
private Thread t;
private String threadName;
RunnableDemo( String name) {
threadName = name;
System.out.println("Creating " + threadName );
}
public void run() {
System.out.println("Running " + threadName );
try {
for(int i = 4; i > 0; i--) {
System.out.println("Thread: " + threadName + ", " + i);
// Let the thread sleep for a while.
Thread.sleep(50);
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Thread " + threadName + " interrupted.");
}
System.out.println("Thread " + threadName + " exiting.");
}
public void start () {
System.out.println("Starting " + threadName );
if (t == null) {
t = new Thread (this, threadName);
t.start ();
}
}
}
public class TestThread {
public static void main(String args[]) {
RunnableDemo R1 = new RunnableDemo( "Thread-1");
R1.start();
RunnableDemo R2 = new RunnableDemo( "Thread-2");
R2.start();
}
}
这将产生以下结果 –
输出
Creating Thread-1
Starting Thread-1
Creating Thread-2
Starting Thread-2
Running Thread-1
Thread: Thread-1, 4
Running Thread-2
Thread: Thread-2, 4
Thread: Thread-1, 3
Thread: Thread-2, 3
Thread: Thread-1, 2
Thread: Thread-2, 2
Thread: Thread-1, 1
Thread: Thread-2, 1
Thread Thread-1 exiting.
Thread Thread-2 exiting.
通过扩展Thread类创建线程
创建线程的第二种方法是创建一个新的类来扩展Thread类，使用以下两个简单步骤。这种方法通过在Thread类中使用可用的方法来处理创建的多个线程，提供了更大的灵活性。
步骤1
您需要重写Thread类中可用的run()方法。该方法为线程提供了一个入口点，您将在此方法中放置完整的业务逻辑。下面是run()方法的简单语法：
public void run( )
步骤2
一旦Thread对象被创建，你可以通过调用 start() 方法来启动它，该方法执行对run()方法的调用。以下是start()方法的简单语法-
void start( );
示例
下面是将前面的程序重新编写以扩展线程的示例：
class ThreadDemo extends Thread {
private Thread t;
private String threadName;
ThreadDemo( String name) {
threadName = name;
System.out.println("Creating " + threadName );
}
public void run() {
System.out.println("Running " + threadName );
try {
for(int i = 4; i > 0; i--) {
System.out.println("Thread: " + threadName + ", " + i);
// Let the thread sleep for a while.
Thread.sleep(50);
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Thread " + threadName + " interrupted.");
}
System.out.println("Thread " + threadName + " exiting.");
}
public void start () {
System.out.println("Starting " + threadName );
if (t == null) {
t = new Thread (this, threadName);
t.start ();
}
}
}
public class TestThread {
public static void main(String args[]) {
ThreadDemo T1 = new ThreadDemo( "Thread-1");
T1.start();
ThreadDemo T2 = new ThreadDemo( "Thread-2");
T2.start();
}
}
这将产生以下结果−
输出
Creating Thread-1
Starting Thread-1
Creating Thread-2
Starting Thread-2
Running Thread-1
Thread: Thread-1, 4
Running Thread-2
Thread: Thread-2, 4
Thread: Thread-1, 3
Thread: Thread-2, 3
Thread: Thread-1, 2
Thread: Thread-2, 2
Thread: Thread-1, 1
Thread: Thread-2, 1
Thread Thread-1 exiting.
Thread Thread-2 exiting.
线程方法
以下是Thread类中的重要方法列表。
| 序号 | 方法和描述 |
|---|---|
| 1 | public void start() 在一个独立的执行路径上启动线程，然后调用这个线程对象的run()方法。 |
| 2 | public void run() 如果这个Thread对象是使用一个独立的Runnable目标实例化的，则调用该Runnable对象的run()方法。 |
| 3 | public final void setName(String name) 改变线程对象的名称。还有一个getName()方法用于获取名称。 |
| 4 | public final void setPriority(int priority) 设置该线程对象的优先级。可能的值介于1和10之间。 |
| 5 | public final void setDaemon(boolean on) 参数为true表示这个线程是一个守护线程。 |
| 6 | public final void join(long millisec) 当前线程在第二个线程上调用这个方法，导致当前线程阻塞，直到第二个线程终止或指定的毫秒数过去。 |
| 7 | public void interrupt() 中断这个线程，如果它因任何原因被阻塞，则继续执行。 |
| 8 | public final boolean isAlive() 如果线程是活动的，则返回true，即在线程启动之后但在运行完成之前的任何时间。 |
以前的方法是在特定的Thread对象上调用的。Thread类中的以下方法是静态的。调用其中一个静态方法会在当前运行的线程上执行操作。
| 序号 | 方法与描述 |
|---|---|
| 1 | public static void yield() 使当前正在运行的线程放弃执行，让出CPU资源给同优先级的等待线程。 |
| 2 | public static void sleep(long millisec) 当前线程阻塞指定的毫秒数。 |
| 3 | public static boolean holdsLock(Object x) 如果当前线程持有给定对象的锁，则返回true。 |
| 4 | public static Thread currentThread() 返回对当前正在运行的线程的引用，即调用该方法的线程。 |
| 5 | public static void dumpStack() 打印当前正在运行的线程的堆栈跟踪，对于调试多线程应用程序很有用。 |
示例
下面的ThreadClassDemo程序演示了Thread类的一些方法。考虑一个实现了Runnable接口的DisplayMessage类。
// File Name : DisplayMessage.java
// Create a thread to implement Runnable
public class DisplayMessage implements Runnable {
private String message;
public DisplayMessage(String message) {
this.message = message;
}
public void run() {
while(true) {
System.out.println(message);
}
}
}
以下是另一个扩展Thread类的类：
// File Name : GuessANumber.java
// Create a thread to extentd Thread
public class GuessANumber extends Thread {
private int number;
public GuessANumber(int number) {
this.number = number;
}
public void run() {
int counter = 0;
int guess = 0;
do {
guess = (int) (Math.random() * 100 + 1);
System.out.println(this.getName() + " guesses " + guess);
counter++;
} while(guess != number);
System.out.println("** Correct!" + this.getName() + "in" + counter + "guesses.**");
}
}
以下是主程序，使用了上述定义的类 –
// File Name : ThreadClassDemo.java
public class ThreadClassDemo {
public static void main(String [] args) {
Runnable hello = new DisplayMessage("Hello");
Thread thread1 = new Thread(hello);
thread1.setDaemon(true);
thread1.setName("hello");
System.out.println("Starting hello thread...");
thread1.start();
Runnable bye = new DisplayMessage("Goodbye");
Thread thread2 = new Thread(bye);
thread2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
thread2.setDaemon(true);
System.out.println("Starting goodbye thread...");
thread2.start();
System.out.println("Starting thread3...");
Thread thread3 = new GuessANumber(27);
thread3.start();
try {
thread3.join();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Thread interrupted.");
}
System.out.println("Starting thread4...");
Thread thread4 = new GuessANumber(75);
thread4.start();
System.out.println("main() is ending...");
}
}
这将产生以下结果。您可以一次又一次地尝试这个示例，每次都会得到不同的结果。
输出
Starting hello thread...
Starting goodbye thread...
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Goodbye
Goodbye
Goodbye
Goodbye
Goodbye
.......
主要的Java多线程概念
在Java中进行多线程编程时，您需要非常了解以下概念：
-
什么是线程同步？
-
处理线程间通信
-
处理线程死锁
-
主要的线程操作