Java - 32 Java 多线程编程

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。多线程比多任务需要更小的开销。

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非常有效率的程序来达到充分利用CPU的目的，因为CPU的空闲时间能够保持在最低限度。

一个线程的生命周期

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: 一个新产生的线程从新状态开始了它的生命周期。它保持这个状态直到程序start这个线程。
  • 运行状态:当一个新状态的线程被start以后，线程就变成可运行状态，一个线程在此状态下被认为是开始执行其任务
  • 就绪状态:当一个线程等待另外一个线程执行一个任务的时候，该线程就进入就绪状态。当另一个线程给就绪状态的线程发送信号时，该线程才重新切换到运行状态。
  • 休眠状态: 由于一个线程的时间片用完了，该线程从运行状态进入休眠状态。当时间间隔到期或者等待的事件发生了，该状态的线程切换到运行状态。
  • 终止状态: 一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生，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优先级在MIN_PRIORITY（1）和MAX_PRIORITY（10）之间的范围内。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时间。然而，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提供了三种创建线程方法：

  • 通过实现Runnable接口；
  • 通过继承Thread类本身；
  • 通过 Callable 和 Future 创建线程。

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：

public void 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: 5
Child Thread: 5
Child Thread: 4
Main Thread: 4
Child Thread: 3
Child Thread: 2
Main Thread: 3
Child Thread: 1
Exiting child thread.
Main Thread: 2
Main Thread: 1
Main 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。该方法尽管被列为一种多线程实现方式，但是本质上也是实现了 Runnable 接口的一个实例。

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: 5
Child Thread: 5
Child Thread: 4
Main Thread: 4
Child Thread: 3
Child Thread: 2
Main Thread: 3
Child Thread: 1
Exiting child thread.
Main Thread: 2
Main Thread: 1
Main 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);
      }
   }
}

GuessANumber.java 文件代码：

// 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.**");
   }
}

ThreadClassDemo.java 文件代码：

// 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...");
   }
}

运行结果如下，每一次运行的结果都不一样。

Starting hello thread...
Starting goodbye thread...
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Starting thread3...
Hello
Hello
Starting thread4...
Hello
Hello
main() is ending...

通过 Callable 和 Future 创建线程

  • 1. 创建 Callable 接口的实现类，并实现 call() 方法，该 call() 方法将作为线程执行体，并且有返回值。
  • 2. 创建 Callable 实现类的实例，使用 FutureTask 类来包装 Callable 对象，该 FutureTask 对象封装了该 Callable 对象的 call() 方法的返回值。
  • 3. 使用 FutureTask 对象作为 Thread 对象的 target 创建并启动新线程。
  • 4. 调用 FutureTask 对象的 get() 方法来获得子线程执行结束后的返回值。

实例

public class CallableThreadTest implements Callable<Integer> {
    public static void main(String[] args)
    {
        CallableThreadTest ctt = new CallableThreadTest();
        FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(ctt);
        for(int i = 0;i < 100;i++)
        {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 的循环变量i的值"+i);
            if(i==20)
            {
                new Thread(ft,"有返回值的线程").start();
            }
        }
        try
        {
            System.out.println("子线程的返回值："+ft.get());
        } catch (InterruptedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }  

    }
    @Override
    public Integer call() throws Exception
    {
        int i = 0;
        for(;i<100;i++)
        {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
        }
        return i;
    }
}

创建线程的三种方式的对比

  • 1. 采用实现 Runnable、Callable 接口的方式创建多线程时，线程类只是实现了 Runnable 接口或 Callable 接口，还可以继承其他类。
  • 2. 使用继承 Thread 类的方式创建多线程时，编写简单，如果需要访问当前线程，则无需使用 Thread.currentThread() 方法，直接使用 this 即可获得当前线程。

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！

原文地址：https://www.cnblogs.com/alan-blog-TsingHua/p/10080656.html

时间： 2024-11-15 17:16:23

Java - 32 Java 多线程编程的相关文章

Java中的 多线程编程

Java 中的多线程编程 一.多线程的优缺点 多线程的优点: 1)资源利用率更好2)程序设计在某些情况下更简单3)程序响应更快 多线程的代价: 1)设计更复杂虽然有一些多线程应用程序比单线程的应用程序要简单,但其他的一般都更复杂.在多线程访问共享数据的时候,这部分代码需要特别的注意.线程之间的交互往往非常复杂.不正确的线程同步产生的错误非常难以被发现,并且重现以修复. 2)上下文切换的开销当CPU从执行一个线程切换到执行另外一个线程的时候,它需要先存储当前线程的本地的数据,程序指针等,然后载入另

Java基础知识—多线程编程（五）

概述 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.使用多线程也是为了充分的利用服务器资源,提高工作效率. 线程生命周期 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. 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

java多线程编程（3）买票

1,买票非同步版本 http://www.cnblogs.com/anbylau2130/archive/2013/04/17/3025347.html很详细 1 public class 多线程2 { 2 3 /** 4 * @param args 5 */ 6 public static void main(String[] args) { 7 // TODO Auto-generated method stub 8 Runnable r=new mythread(); 9 Thread t

Java多线程编程（一）Java多线程技能

一.进程和多线程的概念以及线程的优点 打开Windo任务管理器可以看到很多正在运行着的exe程序,完全可以将运行在内存中的exe文件理解成进程,进程是受操作系统管理的基本运行单元. 线程可以理解成在进程中独立运行的子任务.比如,QQ.exe运行时就有很多的子任务在同时运行. 使用线程,可以最大限度地利用CPU的空闲时间来处理其他的任务,CPU在人物之间不停地切换,由于切换速度非常快,所以人们感觉这些任务似乎在同时运行.也就是说看,可以在同一时间内运行更多不同种类的任务,可以大幅增加CPU的利用率

汪大神Java多线程编程实战

课程目录:├─1│  ├─Java并发编程.png│  ├─源码+ppt.rar│  ├─高并发编程第一阶段01讲.课程大纲及主要内容介绍.wmv│  ├─高并发编程第一阶段02讲.简单介绍什么是线程.wmv│  ├─高并发编程第一阶段03讲.创建并启动线程.mp4│  ├─高并发编程第一阶段04讲.线程生命周期以及start方法源码剖析.mp4│  ├─高并发编程第一阶段05讲.采用多线程方式模拟银行排队叫号.mp4│  ├─高并发编程第一阶段06讲.用Runnable接口将线程的逻辑执行单元

《Java多线程编程核心技术》推荐

写这篇博客主要是给猿友们推荐一本书<Java多线程编程核心技术>. 之所以要推荐它,主要因为这本书写得十分通俗易懂,以实例贯穿整本书,使得原本抽象的概念,理解起来不再抽象. 只要你有一点点Java基础,你就可以尝试去阅读它,相信定会收获甚大! 博主之前网上找了很久都没完整pdf电子版的,只有不全的试读版,这里博主提供免费.清晰.完整版供各位猿友下载: http://download.csdn.net/detail/u013142781/9452683 刚刚已经提到,<Java多线程编程核

Java多线程编程— 概念以及经常使用控制

多线程能满足程序猿编写很有效率的程序来达到充分利用CPU的目的,由于CPU的空暇时间可以保持在最低限度.有效利用多线程的关键是理解程序是并发运行而不是串行运行的.比如:程序中有两个子系统须要并发运行,这时候就须要利用多线程编程. 线程的运行中须要使用计算机的内存资源和CPU. 一.    进程与线程的概念 这两者的概念,这里仅仅给出自己狭隘的理解: 进程:进程是一个独立的活动的实体,是系统资源分配的基本单元. 它能够申请和拥有系统资源. 每一个进程都具有独立的代码和数据空间(进程上下文). 进程

Java的多线程编程模型5--从AtomicInteger开始

Java的多线程编程模型5--从AtomicInteger开始 2011-06-23 20:50 11393人阅读 评论(9) 收藏 举报 java多线程编程jniinteger测试 AtomicInteger,一个提供原子操作的Integer的类.在Java语言中,++i和i++操作并不是线程安全的,在使用的时候,不可避免的会用到synchronized关键字.而AtomicInteger则通过一种线程安全的加减操作接口. 来看AtomicInteger提供的接口. //获取当前的值 publ

Java多线程编程模式实战指南（三）：Two-phase Termination模式--转载

本文由本人首次发布在infoq中文站上:http://www.infoq.com/cn/articles/java-multithreaded-programming-mode-two-phase-termination.转载请注明作者: 黄文海 出处:http://viscent.iteye.com. 停止线程是一个目标简单而实现却不那么简单的任务.首先,Java没有提供直接的API用于停止线程.此外,停止线程时还有一些额外的细节需要考虑,如待停止的线程处于阻塞(等待锁)或者等待状态(等待其它