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Java 多线程编程
Java给多线程编程提供了内置的支持。一个多线程程序包含两个或多个能并发运行的部分。程序的每一部分都称作一个线程，并且每个线程定义了一个独立的执行路径。
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一个术语 - 进程：一个进程包括由操作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，直到所有的非守候线程都结束运行后才能结束。
多线程能满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
线程经过其生命周期的各个阶段。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 类或其子类建立一个线程对象后，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()方法之后，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:
如果就绪状态的线程获取 CPU 资源，就可以执行 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，它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。
- 阻塞状态:
如果一个线程执行了sleep（睡眠）、suspend（挂起）等方法，失去所占用资源之后，该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。
- 死亡状态:
一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时，该线程就切换到终止状态。
线程的优先级
每一个Java线程都有一个优先级，这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。
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 ）。
默认情况下，每一个线程都会分配一个优先级NORM_PRIORITY（5）。
具有较高优先级的线程对程序更重要，并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是，线程优先级不能保证线程执行的顺序，而且非常依赖于平台。
创建一个线程
Java提供了两种创建线程方法：
- 通过实现Runable接口；
- 通过继承Thread类本身。
通过实现Runnable接口来创建线程
创建一个线程，最简单的方法是创建一个实现Runnable接口的类。
为了实现Runnable，一个类只需要执行一个方法调用run()，声明如下：
publicvoid run()
你可以重写该方法，重要的是理解的run()可以调用其他方法，使用其他类，并声明变量，就像主线程一样。
在创建一个实现Runnable接口的类之后，你可以在类中实例化一个线程对象。
Thread定义了几个构造方法，下面的这个是我们经常使用的：
Thread(Runnable threadOb,String threadName);
这里，threadOb 是一个实现Runnable 接口的类的实例，并且 threadName指定新线程的名字。
新线程创建之后，你调用它的start()方法它才会运行。
void start();
实例
下面是一个创建线程并开始让它执行的实例：
// 创建一个新的线程class NewThread implements Runnable { Thread t; NewThread() { // 创建第二个新线程 t = new Thread(this, "Demo Thread"); System.out.println("Child thread: " + t); t.start(); // 开始线程 } // 第二个线程入口 public void run() { try { for(int i = 5; i > 0; i--) { System.out.println("Child Thread: " + i); // 暂停线程 Thread.sleep(50); } } catch (InterruptedException e) { System.out.println("Child interrupted."); } System.out.println("Exiting child thread."); }} public class ThreadDemo { public static void main(String args[]) { new NewThread(); // 创建一个新线程 try { for(int i = 5; i > 0; i--) { System.out.println("Main Thread: " + i); Thread.sleep(100); } } catch (InterruptedException e) { System.out.println("Main thread interrupted."); } System.out.println("Main thread exiting."); }}
编译以上程序运行结果如下：
Child thread: Thread[Demo Thread,5,main]Main Thread: 5Child Thread: 5Child Thread: 4Main Thread: 4Child Thread: 3Child Thread: 2Main Thread: 3Child Thread: 1Exiting child thread.Main Thread: 2Main Thread: 1Main thread exiting.
通过继承Thread来创建线程
创建一个线程的第二种方法是创建一个新的类，该类继承Thread类，然后创建一个该类的实例。
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。
实例
// 通过继承 Thread 创建线程class NewThread extends Thread { NewThread() { // 创建第二个新线程 super("Demo Thread"); System.out.println("Child thread: " + this); start(); // 开始线程 } // 第二个线程入口 public void run() { try { for(int i = 5; i > 0; i--) { System.out.println("Child Thread: " + i); // 让线程休眠一会 Thread.sleep(50); } } catch (InterruptedException e) { System.out.println("Child interrupted."); } System.out.println("Exiting child thread."); }} public class ExtendThread { public static void main(String args[]) { new NewThread(); // 创建一个新线程 try { for(int i = 5; i > 0; i--) { System.out.println("Main Thread: " + i); Thread.sleep(100); } } catch (InterruptedException e) { System.out.println("Main thread interrupted."); } System.out.println("Main thread exiting."); }}
编译以上程序运行结果如下：
Child thread: Thread[Demo Thread,5,main]Main Thread: 5Child Thread: 5Child Thread: 4Main Thread: 4Child Thread: 3Child Thread: 2Main Thread: 3Child Thread: 1Exiting child thread.Main Thread: 2Main Thread: 1Main thread exiting.
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() 如果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；否则，该方法不执行任何操作并返回。 |
| 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。 |
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，并执行其他线程。 |
| 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），此操作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。 |
实例
如下的ThreadClassDemo 程序演示了Thread类的一些方法：
// 文件名 : DisplayMessage.java// 通过实现 Runnable 接口创建线程public class DisplayMessage implements Runnable{ private String message; public DisplayMessage(String message) { this.message = message; } public void run() { while(true) { System.out.println(message); } }}// 文件名 : GuessANumber.java// 通过继承 Thread 类创建线程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.**"); }}// 文件名 : ThreadClassDemo.javapublic 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..."); }}
运行结果如下，每一次运行的结果都不一样。
Starting hello thread...Starting goodbye thread...HelloHelloHelloHelloHelloHelloHelloHelloHelloThread-2 guesses 27Hello** Correct! Thread-2 in 102 guesses.**HelloStarting thread4...HelloHello..........remaining result produced.
线程的几个主要概念:
在多线程编程时，你需要了解以下几个概念：
- 线程同步
- 线程间通信
- 线程死锁
- 线程控制：挂起、停止和恢复
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需要并发执行，这时候就需要利用多线程编程。
通过对多线程的使用，可以编写出非常高效的程序。不过请注意，如果你创建太多的线程，程序执行的效率实际上是降低了，而不是提升了。
请记住，上下文的切换开销也很重要，如果你创建了太多的线程，CPU花费在上下文的切换的时间将多于执行程序的时间！
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