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。多线程程序包含两个或多个可以同时运行的部分，每个部分可以同时处理不同的任务，从而充分利用可用资源，特别是当您的计算机具有多个 CPU 时。

根据定义，多任务是指多个进程共享公共处理资源，例如 CPU。多线程将多任务处理的理念继承到应用程序中，您可以将单个应用程序中的特定操作细分为单独的线程。每个线程都可以并行运行。操作系统不仅在不同的应用程序之间划分处理时间，还在应用程序内的每个线程之间划分处理时间。

多线程使您能够以多种活动可以在同一程序中同时进行的方式进行编写。

多线程使您能够以多种活动可以在同一程序中同时进行的方式进行编写。 p>

线程的生命周期

线程在其生命周期中会经历各个阶段。例如，一个线程诞生、启动、运行，然后消亡。下图展示了线程的完整生命周期。

以下是生命周期的各个阶段

• New - 新线程在新状态下开始其生命周期。它保持这种状态直到程序启动线程。它也被称为出生线程。

• Runnable - 新出生的线程启动后，该线程变得可运行。处于此状态的线程被认为正在执行其任务。

• Running- 有时，线程在等待时会转换到等待状态另一个线程来执行任务。仅当另一个线程向等待线程发出继续执行的信号时，线程才会转换回可运行状态。

• Waiting- 可运行线程可以进入指定时间间隔的定时等待状态。当该时间间隔到期或正在等待的事件发生时，处于此状态的线程将转换回可运行状态。

• Dead - 可运行线程在完成其任务或以其他方式终止时进入终止状态。

线程优先级

每个 Java 线程都有一个优先级，可以帮助操作系统决定线程的调度顺序。

Java 线程优先级的范围在 MIN_PRIORITY（常量 1）和 MAX_PRIORITY（常量 10）之间。默认情况下，每个线程都被赋予优先级 NORM_PRIORITY（常数为 5）。

具有较高优先级的线程对于程序来说更重要，并且应该在较低优先级的线程之前分配处理器时间。但是，线程优先级不能保证线程执行的顺序，并且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以下形式执行一个线程，那么您可以通过实现 Runnable 接口来实现这一点。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 提供的 run() 方法界面。该方法为线程提供了一个入口点，您将把完整的业务逻辑放入该方法中。以下是 run() 方法的简单语法 -

public void run( ) 

第 2 步

作为第二步，您将使用以下代码实例化 Thread 对象构造函数 -

Thread(Runnable threadObj, String threadName); 

其中，threadObj 是实现 Runnable 接口的类的实例，threadName 是名称赋予新线程。

第 3 步

创建 Thread 对象后，您可以通过调用 start() 方法来启动它，该方法执行调用run()方法。以下是 start() 方法的简单语法 -

void start(); 

示例

这是一个创建新线程并开始运行它的示例 -

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);
            //让线程休眠一段时间。
            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();
   }   
} 

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. 

通过继承Thread类创建线程

创建线程的第二种方法是使用以下代码创建一个继承Thread类的新类两个简单的步骤。这种方法在处理使用 Thread 类中的可用方法创建的多个线程时提供了更大的灵活性。

步骤 1

您将需要重写可用的 run( ) 方法在线程类中。该方法为线程提供了一个入口点，您将把完整的业务逻辑放入该方法中。以下是 run() 方法的简单语法 -

public void run( ) 

第 2 步

创建 Thread 对象后，您可以通过调用 start() 来启动它方法，它执行对 run() 方法的调用。以下是 start() 方法的简单语法 -

void start( ); 

示例

这里是重写前面的程序以继承线程 -

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);
            //让线程休眠一段时间。
            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();
   }   
} 

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 类中可用的重要方法列表。

前面的方法是在特定的 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。

示例

以下 ThreadClassDemo 程序演示了 Thread 类的其中一些方法。考虑一个实现 Runnable 的类 DisplayMessage -

// 文件名 : DisplayMessage.java
//创建线程实现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);
      }
   }
} 

以下是继承 Thread 类的另一个类 -

// 文件名:GuessANumber.java
//创建一个线程到继承线程

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，它使用上面定义的类 -

// 文件名: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...");
   }
}
class DisplayMessage implements Runnable {
   private String message;
   
   public DisplayMessage(String message) {
      this.message = message;
   }
   
   public void run() {
      while(true) {
         System.out.println(message);
      }
   }
}
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.**");
   }
} 

输出

Starting hello thread...
Starting goodbye thread...
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Goodbye
Goodbye
Goodbye
Goodbye
Goodbye
....... 

主要 Java 多线程概念

在使用 Java 进行多线程编程时，您需要非常方便地掌握以下概念 -

• 什么是线程同步？

• 处理线程间通信

• 处理线程死锁

• 主线程操作