Java 多線程編程

Java 多線程編程

Java 給多線程編程提供了內置的支持。 一條線程指的是進程中一個單一順序的控制流，一個進程中能夠併發多個線程，每條線程並行執行不一樣的任務。
多線程是多任務的一種特別的形式，但多線程使用了更小的資源開銷。
這裏定義和線程相關的另外一個術語 - 進程：一個進程包括由操做系統分配的內存空間，包含一個或多個線程。一個線程不能獨立的存在，它必須是進程的一部分。一個進程一直運行，直到全部的非守護線程都結束運行後才能結束。
多線程能知足程序員編寫高效率的程序來達到充分利用 CPU 的目的。

1. 一個線程的生命週期

線程是一個動態執行的過程，它也有一個從產生到死亡的過程。

下圖顯示了一個線程完整的生命週期。

• 新建狀態: 使用 new 關鍵字和 Thread 類或其子類創建一個線程對象後，該線程對象就處於新建狀態。它保持這個狀態直到程序 start() 這個線程。
• 就緒狀態: 當線程對象調用了start()方法以後，該線程就進入就緒狀態。就緒狀態的線程處於就緒隊列中，要等待JVM裏線程調度器的調度。
• 運行狀態 若是就緒狀態的線程獲取 CPU 資源，就能夠執行 run()，此時線程便處於運行狀態。處於運行狀態的線程最爲複雜，它能夠變爲阻塞狀態、就緒狀態和死亡狀態。
• 阻塞狀態 若是一個線程執行了sleep（睡眠）、suspend（掛起）等方法，失去所佔用資源以後，該線程就從運行狀態進入阻塞狀態。在睡眠時間已到或得到設備資源後能夠從新進入就緒狀態。能夠分爲三種：
  • 等待阻塞：運行狀態中的線程執行 wait() 方法，使線程進入到等待阻塞狀態。
  • 同步阻塞：線程在獲取 synchronized 同步鎖失敗(由於同步鎖被其餘線程佔用)。
  • 其餘阻塞：經過調用線程的 sleep() 或 join() 發出了 I/O 請求時，線程就會進入到阻塞狀態。當sleep() 狀態超時，join() 等待線程終止或超時，或者 I/O 處理完畢，線程從新轉入就緒狀態。
• 死亡狀態: 一個運行狀態的線程完成任務或者其餘終止條件發生時，該線程就切換到終止狀態。

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2. 線程的優先級

每個 Java 線程都有一個優先級，這樣有助於操做系統肯定線程的調度順序。

Java 線程的優先級是一個整數，其取值範圍是 1 （Thread.MIN_PRIORITY ） - 10 （Thread.MAX_PRIORITY ）。

默認狀況下，每個線程都會分配一個優先級 NORM_PRIORITY（5）。

具備較高優先級的線程對程序更重要，而且應該在低優先級的線程以前分配處理器資源。可是，線程優先級不能保證線程執行的順序，並且很是依賴於平臺。

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3. 建立一個線程

Java 提供了三種建立線程的方法：

• 經過實現 Runnable 接口；
• 經過繼承 Thread 類自己；
• 經過 Callable 和 Future 建立線程。

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4. 經過實現 Runnable 接口來建立線程

建立一個線程，最簡單的方法是建立一個實現 Runnable 接口的類。

爲了實現 Runnable，一個類只須要執行一個方法調用 run()，聲明以下：

public void run()

你能夠重寫該方法，重要的是理解的 run() 能夠調用其餘方法，使用其餘類，並聲明變量，就像主線程同樣。

在建立一個實現 Runnable 接口的類以後，你能夠在類中實例化一個線程對象。

Thread 定義了幾個構造方法，下面的這個是咱們常用的：

Thread(Runnable threadOb,String threadName);

這裏，threadOb 是一個實現 Runnable 接口的類的實例，而且 threadName 指定新線程的名字。

新線程建立以後，你調用它的 start() 方法它纔會運行。

void start();

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5. 經過繼承Thread來建立線程

建立一個線程的第二種方法是建立一個新的類，該類繼承 Thread 類，而後建立一個該類的實例。

繼承類必須重寫 run() 方法，該方法是新線程的入口點。它也必須調用 start() 方法才能執行。

該方法儘管被列爲一種多線程實現方式，可是本質上也是實現了 Runnable 接口的一個實例。

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6.Thread 方法

下表列出了Thread類的一些重要方法：

序號	方法描述
1	public void start()	使該線程開始執行；Java 虛擬機調用該線程的 run 方法。
2	public void run()	若是該線程是使用獨立的 Runnable 運行對象構造的，則調用該 Runnable 對象的 run 方法；不然，該方法不執行任何操做並返回。
3	public final void setName(String name)	改變線程名稱，使之與參數 name 相同。
4	public final void setPriority(int priority)	更改線程的優先級。
5	public final void setDaemon(boolean on)	將該線程標記爲守護線程或用戶線程。
6	public final void join(long millisec)	等待該線程終止的時間最長爲 millis 毫秒。
7	public void interrupt()	中斷線程。
8	public final boolean isAlive()	測試線程是否處於活動狀態。

測試線程是否處於活動狀態。 上述方法是被Thread對象調用的。下面的方法是Thread類的靜態方法。

序號	方法描述
1	public static void yield()	暫停當前正在執行的線程對象，並執行其餘線程。
2	public static void sleep(long millisec)	在指定的毫秒數內讓當前正在執行的線程休眠（暫停執行），此操做受到系統計時器和調度程序精度和準確性的影響。
3	public static boolean holdsLock(Object x)	當且僅當當前線程在指定的對象上保持監視器鎖時，才返回 true。
4	public static Thread currentThread()	返回對當前正在執行的線程對象的引用。
5	public static void dumpStack()	將當前線程的堆棧跟蹤打印至標準錯誤流。

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6. 經過 Callable 和 Future 建立線程

• 1. 建立 Callable 接口的實現類，並實現 call() 方法，該 call() 方法將做爲線程執行體，而且有返回值。
• 2. 建立 Callable 實現類的實例，使用 FutureTask 類來包裝 Callable 對象，該 FutureTask 對象封裝了該 Callable 對象的 call() 方法的返回值。
• 3. 使用 FutureTask 對象做爲 Thread 對象的 target 建立並啓動新線程。
• 4. 調用 FutureTask 對象的 get() 方法來得到子線程執行結束後的返回值。

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7. 線程的幾個主要概念

在多線程編程時，你須要瞭解如下幾個概念：

• 線程同步
• 線程間通訊
• 線程死鎖
• 線程控制：掛起、中止和恢復

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8. 多線程的使用

有效利用多線程的關鍵是理解程序是併發執行而不是串行執行的。例如：程序中有兩個子系統須要併發執行，這時候就須要利用多線程編程。

經過對多線程的使用，能夠編寫出很是高效的程序。不過請注意，若是你建立太多的線程，程序執行的效率其實是下降了，而不是提高了。

請記住，上下文的切換開銷也很重要，若是你建立了太多的線程，CPU 花費在上下文的切換的時間將多於執行程序的時間！