Java之旅_高級教程_多線程編程

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

 

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的一條執行路徑，一個進程能夠併發多個線程，每一個線程並行 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。

 

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()、suspend()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：

1. 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。
2. 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）。
3. 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。

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。

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

 

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 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 。

Tread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();

下面是一個建立線程並開始讓它執行的實例：

 

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(); } }

運行結果以下

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.

 

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。

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(); } }

運行結果

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 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) 等待該線程的終止的時間最長爲 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。

 

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。

以下的ThreadClassDemo程序演示了Thread類的一些方法：

package javaLearn; //實現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); } } } //繼承Thread類
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..."); } }

建立線程的兩種方式對比

• 1.採用實現 Runnable 接口的方式建立多線程時，線程類只是實現了 Runnable 接口，還能夠繼承其餘它。
• 2.使用繼承 Thread 類的方式建立多線程時，編寫簡單，若是須要訪問當前線程，則無需使用 Thread.currentThread() 方法，直接使用 this 便可得到當前線程。

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

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！