Java給多線程編程提供了內置的支持。一個多線程程序包含兩個或多個能併發運行的部分。程序的每一部分都稱作一個線程,並且每個線程定義了一個獨立的執行路徑。
多線程是多任務的一種特別的形式。多線程比多任務需要更小的開銷。
這裏定義和線程相關的另一個術語:進程:一個進程包括由操作系統分配的內存空間,包含一個或多個線程。一個線程不能獨立的存在,它必須是進程的一部分。一個進程一直運行,直到所有的非守候線程都結束運行後才能結束。
多線程能滿足程序員編寫非常有效率的程序來達到充分利用CPU的目的,因爲CPU的空閒時間能夠保持在最低限度。
一個線程的生命周
線程經過其生命週期的各個階段。下圖顯示了一個線程完整的生命週期。
- 新狀態: 一個新產生的線程從新狀態開始了它的生命週期。它保持這個狀態知道程序start這個線程。
- 運行狀態:當一個新狀態的線程被start以後,線程就變成可運行狀態,一個線程在此狀態下被認爲是開始執行其任務
- 就緒狀態:當一個線程等待另外一個線程執行一個任務的時候,該線程就進入就緒狀態。當另一個線程給就緒狀態的線程發送信號時,該線程才重新切換到運行狀態。
- 休眠狀態: 由於一個線程的時間片用完了,該線程從運行狀態進入休眠狀態。當時間間隔到期或者等待的時間發生了,該狀態的線程切換到運行狀態。
- 終止狀態: 一個運行狀態的線程完成任務或者其他終止條件發生,該線程就切換到終止狀態。
線程的優先級
每一個Java線程都有一個優先級,這樣有助於操作系統確定線程的調度順序。Java優先級在MIN_PRIORITY(1)和MAX_PRIORITY(10)之間的範圍內。默認情況下,每一個線程都會分配一個優先級NORM_PRIORITY(5)。
具有較高優先級的線程對程序更重要,並且應該在低優先級的線程之前分配處理器時間。然而,線程優先級不能保證線程執行的順序,而且非常依賴於平臺。
創建一個線程
Java提供了兩種創建線程方法:
- 通過實現Runable接口;
- 通過繼承Thread類本身。
通過實現Runnable接口來創建線程
創建一個線程,最簡單的方法是創建一個實現Runnable接口的類。
爲了實現Runnable,一個類只需要執行一個方法調用run(),聲明如下:
publicvoid run()
你可以重寫該方法,重要的是理解的run()可以調用其他方法,使用其他類,並聲明變量,就像主線程一樣。
在創建一個實現Runnable接口的類之後,你可以在類中實例化一個線程對象。
Thread定義了幾個構造方法,下面的這個是我們經常使用的:
Thread(Runnable threadOb,String threadName);
這裏,threadOb 是一個實現Runnable 接口的類的實例,並且 threadName指定新線程的名字。
新線程創建之後,你調用它的start()方法它纔會運行。
void start();
實例
下面是一個創建線程並開始讓它執行的實例:
// 創建一個新的線程
class NewThread implements Runnable {
Thread t;
NewThread() {
// 創建第二個新線程
t = new Thread(this, "Demo Thread");
System.out.println("Child thread: " + t);
t.start(); // 開始線程
}
// 第二個線程入口
public void run() {
try {
for(int i = 5; i > 0; i--) {
System.out.println("Child Thread: " + i);
// 暫停線程
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(); // 創建一個新線程
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.");
}
}
編譯以上程序運行結果如下:
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.
通過繼承Thread來創建線程
創建一個線程的第二種方法是創建一個新的類,該類繼承Thread類,然後創建一個該類的實例。
繼承類必須重寫run()方法,該方法是新線程的入口點。它也必須調用start()方法才能執行。
實例
// 通過繼承 Thread 創建線程
class NewThread extends Thread {
NewThread() {
// 創建第二個新線程
super("Demo Thread");
System.out.println("Child thread: " + this);
start(); // 開始線程
}
// 第二個線程入口
public void run() {
try {
for(int i = 5; i > 0; i--) {
System.out.println("Child Thread: " + i);
// 讓線程休眠一會
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(); // 創建一個新線程
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.");
}
}
編譯以上程序運行結果如下:
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類的一些重要方法:
序號 | 方法描述 |
---|---|
1 |
public void start() 使該線程開始執行;Java 虛擬機調用該線程的 run 方法。 |
2 |
public void run() 如果該線程是使用獨立的 Runnable 運行對象構造的,則調用該 Runnable 對象的 run 方法;否則,該方法不執行任何操作並返回。 |
3 |
public final void setName(String name) 改變線程名稱,使之與參數 name 相同。 |
4 |
public final void setPriority(int priority) 更改線程的優先級。 |
5 |
public final void setDaemon(boolean on) 將該線程標記爲守護線程或用戶線程。 |
6 |
public final void join(long millisec) 等待該線程終止的時間最長爲 millis 毫秒。 |
7 |
public void interrupt() 中斷線程。 |
8 |
public final boolean isAlive() 測試線程是否處於活動狀態。 |
測試線程是否處於活動狀態。 上述方法是被Thread對象調用的。下面的方法是Thread類的靜態方法。
序號 | 方法描述 |
---|---|
1 |
public static void yield() 暫停當前正在執行的線程對象,並執行其他線程。 |
2 |
public static void sleep(long millisec) 在指定的毫秒數內讓當前正在執行的線程休眠(暫停執行),此操作受到系統計時器和調度程序精度和準確性的影響。 |
3 |
public static boolean holdsLock(Object x) 當且僅當當前線程在指定的對象上保持監視器鎖時,才返回 true。 |
4 |
public static Thread currentThread() 返回對當前正在執行的線程對象的引用。 |
5 |
public static void dumpStack() 將當前線程的堆棧跟蹤打印至標準錯誤流。 |
實例
如下的ThreadClassDemo 程序演示了Thread類的一些方法:
// 文件名 : DisplayMessage.java
// 通過實現 Runnable 接口創建線程
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
// 通過繼承 Thread 類創建線程
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.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(hello);
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...");
}
}
運行結果如下,每一次運行的結果都不一樣。
Starting hello thread...
Starting goodbye thread...
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Thread-2 guesses 27
Hello
** Correct! Thread-2 in 102 guesses.**
Hello
Starting thread4...
Hello
Hello
..........remaining result produced.
線程的幾個主要概念:
在多線程編程時,你需要了解以下幾個概念:
- 線程同步
- 線程間通信
- 線程死鎖
- 線程控制:掛起、停止和恢復
多線程的使用
有效利用多線程的關鍵是理解程序是併發執行而不是串行執行的。例如:程序中有兩個子系統需要併發執行,這時候就需要利用多線程編程。
通過對多線程的使用,可以編寫出非常高效的程序。不過請注意,如果你創建太多的線程,程序執行的效率實際上是降低了,而不是提升了。
請記住,上下文的切換開銷也很重要,如果你創建了太多的線程,CPU花費在上下文的切換的時間將多於執行程序的時間!
文章來源:http://www.w3cschool.cc/java/java-multithreading.html