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一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。与之对比的是

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，直到所有的非守护线程都结束运行后才能结束。（简单的可以这样理解，一个进程，就是一个正在运行的程序，一个线程就是在实现这个程序的某些功能）

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。

觉得还得详细说说

进程和线程的区别

进程

应用程序的执行实例，有独立的内存空间和系统资源

线程

CPU调度和分派的基本单位，进程中执行运算的最小单位，可完成一个独立的顺序控制流程

进程和线程的关系

（1）一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。线程是操作系统可识别的最小执行和调度单位。

（2）资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。 同一进程中的多个线程共享代码段(代码和常量)，数据段(全局变量和静态变量)，扩展段(堆存储)。但是每个线程拥有自己的栈段，栈段又叫运行时段，用来存放所有局部变量和临时变量。

（3）处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。

（4）线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。

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。可以分为三种：

  • 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。

  • 同步阻塞：线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。

  • 其他阻塞：通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时，线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时，join() 等待线程终止或超时，或者 I/O 处理完毕，线程重新转入就绪状态。

• 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 提供了三种创建线程的方法：（重点是前两种）

• 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();

下面是一个创建线程并开始让它执行的实例：

一种是我们老师打的代码一种是菜鸟教程上的：

下面是一个创建线程并开始让它执行的实例：

实例

 总之就是先重新接口里的run方法，然后在stast();

第一个是菜鸟教程里的，就是把run方法和stast都给重写了

package 再来一遍;

public class TestThread {
	public static void main(String[] args) {
		RunnableDemo R1 = new RunnableDemo("线程一");
		R1.start();
		RunnableDemo R2 = new RunnableDemo("线程二");
		R1.start();
	
	}
	
	
}
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);
	            // 让线程睡眠一会
	            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 ();
	      }
	   }
	}

 老师讲的那个如下：

package 再来一遍;

public class ThreadDemo3 {
	/*
	 * 创建线程方式二
	 * 		步骤:
	 * 			1.定义一个类实现Runnable接口
	 * 			2.覆盖接口中的run方法
	 * 			3.通过Thread类创建线程对象,并将Runnable接口的子类对象
	 * 				作为Thread类的构造函数的参数传递进来。
	 * 			为什么呢？？
	 * 			4.调用线程对象的start的方法开启线程
	 * 
	 * 		
	 * 
	 * 		实现Runnable接口好处：
	 * 			1.将线程的任务从线程子类中分离出来，进行了单独的分装。
	 * 			2.避免了java单继承的局限性
	 * 
	 * 这种实现Runnable方式运用比较多
	 */
	public static void main(String[] args) {
		cat c1  = new cat("小花猫");
		cat c2  = new cat("小黑猫");
		new Thread(c1).start();
		new Thread(c2).start();
	}
	

}
package 再来一遍;

public  class cat implements Runnable{
	private String name;

	public cat(String name) {
		super();
		this.name = name;
	}

	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
			for(int i = 1;i<21;i++){
				System.out.println(name + "跑了" + i + "圈");
			}
	}
}

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。

package 再来一遍;

public class ThreadDemo {
		public static void main(String[] args) {
			Student s1 = new Student("张三");
			Student s2 = new Student("李四");
			s1.run();
			s2.run();
			for(int i = 1;i <= 20;i++){
				System.out.println("王五" + "跑了第" + i + "圈");
			}
		}
}
class Student{
	private String name;

	public Student(String name) {
		super();
		this.name = name;
	}
	public void run(){
		for(int i = 1;i<=20;i++){
			System.out.println(name + "跑了第" + i + "圈" );
		}
	}
}
//下面再来一个例子

package 再来一遍;

public class ThreadDemo2 {
	/*创建线程的方式一：
	 * 	步骤：
	 * 1.定义一个类，继承Thread类
	 * 2,覆盖Thread类中的run方法
	 * 3，直接调用Thread子类实例化对象
	 * 4，调用start方法开启线程，并调用线程run方法执行。
	 * 
	 */
	public static void main(String[] args){
		Dog d1 = new Dog("小黄");
		Dog d2 = new Dog("小黑");
		d1.start();
		d2.start();
	}
}

package 再来一遍;

public class Dog extends Thread{
	 private  String name;

	public Dog(String name) {
		super();
		this.name = name;
	}
	 @Override
	 public  void run(){
		 for(int i = 1;i<=20;i++){
			 System.out.println(name + "跑了"  + i + "圈");
		 }
	 }
	
}

其中第二个例子的结果很明显可以看出线程并发式的特点：“

Thread 方法

下表列出了Thread类的一些重要方法：

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。

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。

 看这个图

package 再来一遍;

public class ThreadDemo4 {
	/*
	 * Thread 常用方法
	 * 		1.start() 启动线程并执行run()方法
	 * 		2.run()  线程任务都封装在run方法中
	 * 		3.currentThread() 静态的，获取当前线程的对象引用
	 * 		4.getName() 获取线程名字
	 * 		5.sleep(long 100) 让正在执行的线程睡眠100毫秒
	 * 		6.setName("xx") 设置当前线程的名字
	 * 		7.getPriority() 返回当前线程的优先级
	 * 		8.setPriority(int newPriority) 设置线程优先级
			9.join() 主要作用是同步，让并行执行变为串行执行
	 * 		10.interrupt() 线程中断执行  
	 * 		11.yield() 静态的 当前线程释放当前cpu的执行权，效果不明显，可能被线程调度程序再次选中
	 * 		12.线程间通信 wait notify() notifyAll()
	 */
	public static void main(String[] args) {
		cat c = new cat("康芙蓉");
		Thread t = new  Thread(c);
		t.start();
		for(int i= 1; i <= 20;i++){
			try {
				t.join();
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getPriority() + "---");
			System.out.println("主函数跑了第" + i + "圈");
		}
	}
	
}

通过 Callable 和 Future 创建线程–补充

  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。

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

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！

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！

此外还有线程池，和线程安全，明后两天更新