Java之旅_高级教程_多线程编程

摘自：http://www.runoob.com/java/java-multithreading.html

 

Java 多线程编程

Java 给多线程编程提供了内置的支持。一条线程指的是进程中的一条执行路径，一个进程能够并发多个线程，每一个线程并行 执行不一样的任务。

多线程是多任务的一种特别的形式，但多线程使用了更小的资源开销。

这里定义和线程相关的另外一个术语-进程：一个进程包括由操做系统分配的内存空间，包含一个或多个线程。一个线程不能独立的存在，它必须是进程的一部分。

一个进程一直运行，直到全部的非守护线程都结束运行后才能结束。

多线程能知足程序员编写高效率的程序来达到充分利用CPU的目的。

 

一个线程的生命周期

线程是一个动态执行的过程，它也有一个从产生到死亡的过程。

下图显示了一个线程完整的生命周期。

• 新建状态：

　　　　使用new关键字和Thread类或其子类创建一个线程对象后，该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序start()这个线程。

• 就绪状态： 

　　　　当线程对象调用了start()方法以后，该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中，要等待JVM里线程调度器的调度。

• 运行状态：

　　　　若是就绪状态的线程获取CPU资源，就能够执行run(),此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂，它能够变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。

• 阻塞状态：

　　　　若是一个线程执行了sleep()、suspend()等方法，失去所占用资源以后，该线程就从运行状态进入阻塞状态。

在睡眠时间已到或得到设备资源后能够从新进入就绪状态。能够分为三种：

1. 等待阻塞：运行状态中的线程执行wait()方法，使线程进入到等待阻塞状态。
2. 同步阻塞：线程在获取synchronized同步锁失败（由于同步锁被其余线程占用）。
3. 其余阻塞：经过调用线程的sleep()或join()发出了I/O请求时，线程就进入到阻塞状态。当sleep()状态超时，join()等待线程终止或超时，或者I/O处理完毕，线程从新 转入就绪状态。

• 死亡状态：

　　　　一个运行状态的线程完成任务或者其余终止条件发生时，该线程就切换到终止状态。

线程的优先级

每个 Java 线程都有一个优先级，这样有助于操做系统肯定线程的调度顺序。

Java 线程的优先级是一个整数，其取值范围是1（Thread.MIN_PRIORITY）--10(Thread.MAX_PRIORITY)。

默认状况下，每个线程都会分配一个优先级 NORM_PRIORITY(5)。

具备较高优先级的线程对程序更重要，而且应该在低优先级的线程以前分配处理器资源。可是，线程优先级不能保证线程执行的顺序，并且很是依赖于平台。

建立一个线程：

Java提供了三种建立线程的方法：

• 经过实现 Runnable 接口
• 经过继承 Thread 类自己
• 经过 Callable 和 Future 建立线程

 

经过实现 Runnable 接口来建立线程

建立一个线程，最简单的方法是建立一个实现 Runnable 接口的类。

为了实现 Runnable ，一个类只须要执行一个方法调用 run() ，声明以下：

public void run()

你能够重写该方法，重要的是理解 run() 能够调用其余方法，使用其余类，并声明变量，就像主线程同样。

在建立一个实现 Runnable 接口的类以后，你能够在类中实例化一个线程对象 。

Tread定义了几个构造方法，下面的这个是咱们常用的：

Thread(Runnable threadOb,String threadName);

这里，threadOb 是一个实现 Runnable 接口的类的实例，而且 threadName 指定新线程的名字。

新线程建立以后，你调用它的 start() 方法它才会运行。

void start();

下面是一个建立线程并开始让它执行的实例：

 

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); 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(); } }

运行结果以下

CreatingThread-1 StartingThread-1 CreatingThread-2 StartingThread-2 RunningThread-2 ThreadThread-2,4 RunningThread-1 ThreadThread-1,4 ThreadThread-2,3 ThreadThread-1,3 ThreadThread-1,2 ThreadThread-2,2 ThreadThread-2,1 ThreadThread-1,1 ThreadThread-1exiting. ThreadThread-2exiting.

 

经过继承 Thread 来建立线程

建立一个线程的第二种方法是建立一个新的类，该类继承 Thread 类，而后建立一个该类的实例。

继承类必须重写 run() 方法，该方法是新线程的入口点。它也必须调用  start() 方法才能执行。

该方法尽管被列为一种多线程实现方式，可是本质上也是实现了Runnable接口的一个实例。

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); 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 TestThread2{ public static void main(String[] args){ ThreadDemo T1 = new ThreadDemo("Thread-1"); T1.start(); ThreadDemo T2 = new ThreadDemo("Thread-2"); T2.start(); } }

运行结果

CreatingThread-1 StartingThread-1 CreatingThread-2 StartingThread-2 Running Thread-1 Thread:Thread-1,4 Running Thread-2 Thread:Thread-2,4 Thread:Thread-2,3 Thread:Thread-1,3 Thread:Thread-2,2 Thread:Thread-1,2 Thread:Thread-1,1 Thread:Thread-2,1 Thread:Thread-1exiting. Thread:Thread-2exiting.

 

Thread 方法

下表列出了 Thread 类的一些重要方法：

序号	方法描述
1	public void start() 使该线程开始执行；Java虚拟机调用该线程的 run 方法。
2	public void run() 若是该线程是使用独立的 Runnable 运行对象构造的，则调用该 Runnable 对象的run方法；不然，该方法不执行任何操做并返回。
3	public final void setName(String name) 改变线程名称，使之与参数 name 相同。
4	public final void setPriority(int priority) 更改线程的优先级。
5	public final void setDaemon(boolean on) 将该线程标记为守护线程或用户线程。
6	public final void join(long millisec) 等待该线程的终止的时间最长为 millis 毫秒。
7	public void interrupt() 中断线程。
8	public final boolean isAlive()  测试线程是否处于活动状态。

 

上述方法是被 Thread 对象调用的。下面的方法是 Thread 类的静态方法。

序号	方法描述
1	public static void yield() 暂停当前正在执行的线程对象，并执行其余线程。
2	public static void sleep(long millisec) 在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行），此操做受到系统计时器和调度程序精度和准确性的影响。
3	public static boolean holdsLock(Object x) 当且仅当当前线程在指定的对象上保持监视器锁时，才返回true.
4	public static Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用。
5	public static void dumpStack() 将当前线程的堆栈跟踪打印至标准错误流。

以下的ThreadClassDemo程序演示了Thread类的一些方法：

package javaLearn; //实现Runnable接口
class DisplayMessage implements Runnable{ private String message; public DisplayMessage(String message){ this.message = message; } public void run(){ while(true){ System.out.println(message); } } } //继承Thread类
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.**"); } } 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.setName("thread3"); thread3.start(); try{ thread3.join(); }catch(InterruptedException e){ System.out.println("Thread interrupted..."); } System.out.println("Starting thread4..."); Thread thread4 = new GuessANumber(75); thread4.setName("thread4"); thread4.start(); System.out.println("main() is ending..."); } }

建立线程的两种方式对比

• 1.采用实现 Runnable 接口的方式建立多线程时，线程类只是实现了 Runnable 接口，还能够继承其余它。
• 2.使用继承 Thread 类的方式建立多线程时，编写简单，若是须要访问当前线程，则无需使用 Thread.currentThread() 方法，直接使用 this 便可得到当前线程。

线程的几个主要概念

在多线程编程时，你须要了解如下几个概念：

• 线程同步
• 线程间通讯
• 线程死锁
• 线程控制：挂起，中止和恢复

多线程的使用

有效利用多线程的关键是理解程序是并发执行而不是串行执行的。例如：程序中有两个子系统须要并发执行，这时候就须要利用多线程编程。

经过对多线程的使用，能够编写出很是高效的程序。不过请注意，若是你建立太多的线程，程序执行的效率其实是下降了，而不是提高了。

请记住，上下文的切换开销也很重要，若是你建立了太多的线程，CPU花费在上下文的切换的时间将多于执行程序的时间！