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

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。它保持这个状态知道程序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时间发生
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接口，一个类只需要执行一个方法调用run()，声明如下：

<span style="font-size:18px;">public void run()</span>

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类中定义了几个构造方法，下面的这个是我们经常使用的：

<span style="font-size:18px;">Thread(Runnable threadOb,String threadName);</span>

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。

<span style="font-size:18px;">void start();</span>

实例
下面是一个创建线程并开始让它执行的实例：

<span style="font-size:18px;">//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);
// 开始线程
t.start();
}

//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[]) {
//创建一个新线程
new NewThread();
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.");
}
}</span>

编译以上程序运行结果如下：

通过继承Thread类来创建线程

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

下面是一个创建线程并开始让它执行的实例：

<span style="font-size:18px;">// 通过继承Thread类创建线程
class NewThread extends Thread {
NewThread() {
//创建第二个新线程
super("Demo Thread");
System.out.println("Child thread: " + this);
//开始线程
start();
}

//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 ExtendsThread {
public static void main(String args[]) {
//创建一个新线程
new NewThread();
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.");
}
}</span>

编译以上程序运行结果如下：

Thread类方法

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。



实例

如下的ThreadClassDemo程序演示了Thread类的一些方法：
文件名: DisplayMessage.java

<span style="font-size:18px;">//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);
}
}
}</span>

文件名: GuessANumber.java

<span style="font-size:18px;">//通过继承Thread类创建线程
public class GuessANumber extends Thread{
private int number;

//构造方法
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.**");
}
}</span>

文件名: ThreadClassDemo.java

<span style="font-size:18px;">//测试类ThreadClassDemo
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...");
}
}</span>

运行结果如下，每一次运行的结果都不一样。

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！