黑马 程序员——Java基础---多线程

黑马程序员——Java基础---多线程

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一、概述

　　对于Java而言，可以在一个程序中并发地启动多个线程，让这些线程在多处理器上同时运行。在单处理器系统中，多个线程共享CPU时间称为时间共享，而操作系统负责调度及分配资源给它们，即使是单处理器，多线程程序的运行速度也比单线程程序更快。
当程序作为一个应用程序运行时，至少拥有一个线程，那就是Java虚拟机在main方法中启动的一个线程，称为主线程。Java语言提供了非常优秀的多线程支持，程序可以通过非常简单的方式启动多线程。下面将会比较详细的介绍包括创建、启动线程、控制线程以及线程的同步操作。

二、正文

1、线程的创建和启动

1.1 继承Thread类创建线程类

　　通过继承Thread类创建启动多线程步骤如下：

定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run方法的方法体就是需要完成的任务。

创建Thread子类的实例，即创建了线程对象。

调用线程对象的start()方法来启动该线程。

下面是一段创建Thread线程的代码：

class Test extends Thread {

String name;

public TimePrinter(String name) {

this.name = name;

}

//复写run方法

public void run() {

//需要执行的方法

System.out.print(name);

}

}

class ThreadTest{

static public void main(String args[]) {

//创建teat对象，并启动线程

Test test = new Test("zhang");

test.start();

}

}

　　本例简单的介绍了Thread线程的创建方法，但是有时候作为线程运行的类是某类型的子类，就不能通过继承Thread来创建线程，因为java只支持单继承，对于这种情况，就得用到Runnable接口了。

1.2 实现Runnable接口创建线程类

实现Runnable接口来创建并启动多线程的步骤如下：

定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run方法的方法体就是该线程的执行体。

创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为创建Thread实例的参数传入

下面是实现Runnable接口来创建线程代码：

class Test implements Runnable {

String name;

public TimePrinter(String name) {

this.name = name;

}

//复写run方法

public void run() {

//需要执行的方法

System.out.print(name);

}

}

class ThreadTest{

static public void main(String args[]) {

//创建teat对象，作为参数传入Thread构造函数中，通过Thread实例r启动线程

Test test = new Test("zhang");

Thread r = new Thread(test)；

r.start();

}

}

　　注意：当使用 runnable 接口时，您不能直接创建所需类的对象并运行它；必须从 Thread 类的一个实例内部运行它。许多程序员更喜欢 runnable 接口，因为从 Thread 类继承会强加类层次。

2、线程的生命周期

当线程被创建并启动，它要经过新建、就绪、运行、阻塞和死亡5中状态。即：

新建(new): 当new一个线程后，该线程处于新建状态，此时它和Java对象一样，仅仅由Java虚拟机为其分配内存空间，并初始化成员变量。此时线程对象没有表现出任何的动态特征，程序也不会执行线程的执行体。

就绪（Keady):线程能够运行，但是在等待可用的处理器。可能刚刚启动，或者刚刚从阻塞中恢复，或者被其它线程抢占。

运行（Kunning):线程正在运行。在多处理器系统中，可能有多个线程处于运行态。

阻塞（Blocked):线程由于等待"处理器"外的其它条件而无法运行，如：条件变量的改变，加锁互质量或者等待I/O操作结束。

终止（Terminated):线程从启动函数中返回，或者调用pthread_exit，或者被取消，终止自己并完成所有资源清理工作。不是被分离，也不是被连接，一旦被分离或者被连接，它就可以被回收。

　　下面给出了Thread类中和这四种状态相关的方法:

// 开始线程

publicvoid start( );

publicvoid run( );

// 挂起和唤醒线程

publicstaticvoid sleep(long millis);

publicstaticvoid sleep(long millis, int nanos);

publicvoid resume( ); //少用

publicvoid suspend( );  //少用

// 终止线程

publicvoid stop( );  //少用

publicvoid interrupt( );

　　线程在建立后并不马上执行run方法中的代码，而是处于等待状态。线程处于等待状态时，可以通过Thread类的方法来设置线程不各种属性，如线程的优先级（setPriority）、线程名(setName)和线程的类型（setDaemon）等。

当调用start方法后，线程开始执行run方法中的代码。线程进入运行状态。可以通过Thread类的isAlive方法来判断线程是否处于运行状态。当线程处于运行状态时，isAlive返回true，当isAlive返回false时，可能线程处于等待状态，也可能处于停止状态。下面的代码演示了线程的创建、运行和停止三个状态之间的切换，并输出了相应的isAlive返回值。

一但线程开始执行run方法，就会一直到这个run方法执行完成这个线程才退出。但在线程执行的过程中，可以通过两个方法使线程暂时停止执行。这两个方法是suspend和sleep。在使用suspend挂起线程后，可以通过resume方法唤醒线程。而使用sleep使线程休眠后，只能在设定的时间后使线程处于就绪状态（在线程休眠结束后，线程不一定会马上执行，只是进入了就绪状态，等待着系统进行调度）。

3、线程同步

由于系统线程调度具有一定的随机性，造成它很容易出现“错误情况”，这就造成了安全问题。为解决这个问题，jaa多线程引入了同步代码块的概念，具体语法如下：

synchronized (obj){

//此处的代码就是同步代码块

}

　　与同步代码块对应的是同步方法，也就是使用synchronized关键字来修饰某个方法，则该方法称为同步方法。通过使用同步方法可以非常方便地实现线程安全的类，具体特征如下：

该类的对象可以被多个线程安全地访问

每个线程调用该对象的任意方法之后都将得到正确结果

每个线程调用该对象的任意方法后，该对象状态依然保持合理状态。

下面是具体的语法：

public void method3(SomeObject so) {

synchronized(so)

{

//…..方法执行体

}

}

　　注意：在使用synchronized关键字时候，应该尽可能避免在synchronized方法或synchronized块中使用sleep或者yield方法，因为synchronized程序块占有着对象锁，你休息那么其他的线程只能一边等着你醒来执行完了才能执行。不但严重影响效率，也不合逻辑。

　　同样，在同步程序块内调用yeild方法让出CPU资源也没有意义，因为你占用着锁，其他互斥线程还是无法访问同步程序块。当然与同步程序块无关的线程可以获得更多的执行时间。

4、线程通信

线程之间除了同步互斥，还要考虑通信。在Java5之前我们的通信方式为：wait 和 notify。那么Condition的优势是支持多路等待，就是我可以定义多个Condition，每个condition控制线程的一条执行通路。传统方式只能是一路等待。我们可以先分析下Java5 Api中的缓冲队列的实现：

　　假定有一个绑定的缓冲区，它支持 put 和 take 方法。如果试图在空的缓冲区上执行take操作，则在某一个项变得可用之前，线程将一直阻塞；如果试图在满的缓冲区上执行put操作，则在有空间变得可用之前，线程将一直阻塞。我们喜欢在单独的等待 set 中保存put 线程和take 线程，这样就可以在缓冲区中的项或空间变得可用时利用最佳规划，一次只通知一个线程。可以使用两个condition实例来做到这一点。

4.1 使用condition控制线程通信

　　如果程序不使用synchronized关键字来保证同步，而是直接使用Lock对象来保证同步，则系统中不存在隐式的同步监视器，也就不能使用wait()、notify()、notifyAll()方法进行线程通信了。

　　当使用Lock对象来保证同步时，java提供了一个condition类来保持协调，使用condition对象可以让那些已经得到Lock对象却无法继续执行的线程释放Lock对象，condition对象也可以唤醒其他处于等待的线程。

　　Condition实例被绑定在一个Lock对象上。要获得特定Lock实例的condition实例，调用Lock对象的newCondition()方法即可。Condition类提供了3种方法：await()、signal()和signalAll()。

4.2 使用阻塞队列(BlockingQueue)控制线程通信

　　阻塞队列具有一个特征：当生产者线程试图向BlockingQueue中放入元素时，如果队列已满，则该线程阻塞；当消费者线程试图从BlockingQueue中取出元素时，如果该队列已空，则该线程被阻塞。

　　程序的两个线程通过交替向BlockingQueue中放入元素，即可很好地控制线程的通信。BlockingQueue提供了两个支持阻塞的方法：put(E e)和take()。

三、总结

　　本文主要简单的介绍了如何创建和启动多线程，并说了两种创建多线程方式之间的优势和劣势，也比较详细的介绍了线程的生命周期，然后简单的说明了线程同步方法，最后介绍了两种实现线程通信的方式，这些都是学习多线程应该掌握的基本知识。