java多线程教程_java 基础教程之多线程详解及简单实例
java 多線程詳解
在這篇文章里，我們關注多線程。多線程是一個復雜的話題，包含了很多內容，這篇文章主要關注線程的基本屬性、如何創建線程、線程的狀態切換以及線程通信。
線程是操作系統運行的基本單位，它被封裝在進程中，一個進程可以包含多個線程。即使我們不手動創造線程，進程也會有一個默認的線程在運行。
對于JVM來說，當我們編寫一個單線程的程序去運行時，JVM中也是有至少兩個線程在運行，一個是我們創建的程序，一個是垃圾回收。
線程基本信息
我們可以通過Thread.currentThread()方法獲取當前線程的一些信息，并對其進行修改。
我們來看以下代碼：
查看并修改當前線程的屬性
String name = Thread.currentThread().getName();
int priority = Thread.currentThread().getPriority();
String groupName = Thread.currentThread().getThreadGroup().getName();
boolean isDaemon = Thread.currentThread().isDaemon();
System.out.println("Thread Name:" + name);
System.out.println("Priority:" + priority);
System.out.println("Group Name:" + groupName);
System.out.println("IsDaemon:" + isDaemon);
Thread.currentThread().setName("Test");
Thread.currentThread().setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
name = Thread.currentThread().getName();
priority = Thread.currentThread().getPriority();
groupName = Thread.currentThread().getThreadGroup().getName();
isDaemon = Thread.currentThread().isDaemon();
System.out.println("Thread Name:" + name);
System.out.println("Priority:" + priority);
其中列出的屬性說明如下：
GroupName，每個線程都會默認在一個線程組里，我們也可以顯式的創建線程組，一個線程組中也可以包含子線程組，這樣線程和線程組，就構成了一個樹狀結構。
Name，每個線程都會有一個名字，如果不顯式指定，那么名字的規則是“Thread-xxx”。
Priority，每個線程都會有自己的優先級，JVM對優先級的處理方式是“搶占式”的。當JVM發現優先級高的線程時，馬上運行該線程；對于多個優先級相等的線程，JVM對其進行輪詢處理。Java的線程優先級從1到10，默認是5，Thread類定義了2個常量：MIN_PRIORITY和MAX_PRIORITY來表示最高和最低優先級。
我們可以看下面的代碼，它定義了兩個不同優先級的線程：
線程優先級示例
public static void priorityTest()
{
Thread thread1 = new Thread("low")
{
public void run()
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
System.out.println("Thread 1 is running.");
}
}
};
Thread thread2 = new Thread("high")
{
public void run()
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
System.out.println("Thread 2 is running.");
}
}
};
thread1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
thread2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
thread1.start();
thread2.start();
}
從運行結果可以看出，是高優先級線程運行完成后，低優先級線程才運行。
isDaemon，這個屬性用來控制父子線程的關系，如果設置為true，當父線程結束后，其下所有子線程也結束，反之，子線程的生命周期不受父線程影響。
我們來看下面的例子：
IsDaemon 示例
public static void daemonTest()
{
Thread thread1 = new Thread("daemon")
{
public void run()
{
Thread subThread = new Thread("sub")
{
public void run()
{
for(int i = 0; i < 100; i++)
{
System.out.println("Sub Thread Running " + i);
}
}
};
subThread.setDaemon(true);
subThread.start();
System.out.println("Main Thread end.");
}
};
thread1.start();
}
上面代碼的運行結果，在和刪除subThread.setDaemon(true);后對比，可以發現后者運行過程中子線程會完成執行后再結束，而前者中，子線程很快就結束了。
如何創建線程
上面的內容，都是演示默認線程中的一些信息，那么應該如何創建線程呢？在Java中，我們有3種方式可以用來創建線程。
Java中的線程要么繼承Thread類，要么實現Runnable接口，我們一一道來。
使用內部類來創建線程
我們可以使用內部類的方式來創建線程，過程是聲明一個Thread類型的變量，并重寫run方法。示例代碼如下：
使用內部類創建線程
public static void createThreadByNestClass()
{
Thread thread = new Thread()
{
public void run()
{
for (int i =0; i < 5; i++)
{
System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " is running.");
}
System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " is finished.");
}
};
thread.start();
}
繼承Thread以創建線程
我們可以從Thread中派生一個類，重寫其run方法，這種方式和上面相似。示例代碼如下：
派生Thread類以創建線程
class MyThread extends Thread
{
public void run()
{
for (int i =0; i < 5; i++)
{
System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " is running.");
}
System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " is finished.");
}
}
public static void createThreadBySubClass()
{
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
}
實現Runnable接口以創建線程
我們可以定義一個類，使其實現Runnable接口，然后將該類的實例作為構建Thread變量構造函數的參數。示例代碼如下：
實現Runnable接口以創建線程
class MyRunnable implements Runnable
{
public void run()
{
for (int i =0; i < 5; i++)
{
System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " is running.");
}
System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " is finished.");
}
}
public static void createThreadByRunnable()
{
MyRunnable runnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
}
上述3種方式都可以創建線程，而且從示例代碼上看，線程執行的功能是一樣的，那么這三種創建方式有什么不同呢？
這涉及到Java中多線程的運行模式，對于Java來說，多線程在運行時，有“多對象多線程”和“單對象多線程”的區別：
多對象多線程，程序在運行過程中創建多個線程對象，每個對象上運行一個線程。
單對象多線程，程序在運行過程中創建一個線程對象，在其上運行多個線程。
顯然，從線程同步和調度的角度來看，多對象多線程要簡單一些。上述3種線程創建方式，前兩種都屬于“多對象多線程”，第三種既可以使用“多對象多線程”，也可以使用“單對象單線程”。
我們來看下面的示例代碼，里面會用到Object.notify方法，這個方法會喚醒對象上的一個線程；而Object.notifyAll方法，則會喚醒對象上的所有線程。
notify示例
public class NotifySample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
notifyTest();
notifyTest2();
notifyTest3();
}
private static void notifyTest() throws InterruptedException
{
MyThread[] arrThreads = new MyThread[3];
for (int i = 0; i < arrThreads.length; i++)
{
arrThreads[i] = new MyThread();
arrThreads[i].id = i;
arrThreads[i].setDaemon(true);
arrThreads[i].start();
}
Thread.sleep(500);
for (int i = 0; i < arrThreads.length; i++)
{
synchronized(arrThreads[i])
{
arrThreads[i].notify();
}
}
}
private static void notifyTest2() throws InterruptedException
{
MyRunner[] arrMyRunners = new MyRunner[3];
Thread[] arrThreads = new Thread[3];
for (int i = 0; i < arrThreads.length; i++)
{
arrMyRunners[i] = new MyRunner();
arrMyRunners[i].id = i;
arrThreads[i] = new Thread(arrMyRunners[i]);
arrThreads[i].setDaemon(true);
arrThreads[i].start();
}
Thread.sleep(500);
for (int i = 0; i < arrMyRunners.length; i++)
{
synchronized(arrMyRunners[i])
{
arrMyRunners[i].notify();
}
}
}
private static void notifyTest3() throws InterruptedException
{
MyRunner runner = new MyRunner();
Thread[] arrThreads = new Thread[3];
for (int i = 0; i < arrThreads.length; i++)
{
arrThreads[i] = new Thread(runner);
arrThreads[i].setDaemon(true);
arrThreads[i].start();
}
Thread.sleep(500);
synchronized(runner)
{
runner.notifyAll();
}
}
}
class MyThread extends Thread
{
public int id = 0;
public void run()
{
System.out.println("第" + id + "個線程準備休眠5分鐘。");
try
{
synchronized(this)
{
this.wait(5*60*1000);
}
}
catch(InterruptedException ex)
{
ex.printStackTrace();
}
System.out.println("第" + id + "個線程被喚醒。");
}
}
class MyRunner implements Runnable
{
public int id = 0;
public void run()
{
System.out.println("第" + id + "個線程準備休眠5分鐘。");
try
{
synchronized(this)
{
this.wait(5*60*1000);
}
}
catch(InterruptedException ex)
{
ex.printStackTrace();
}
System.out.println("第" + id + "個線程被喚醒。");
}
}
示例代碼中，notifyTest()和notifyTest2()是“多對象多線程”，盡管notifyTest2()中的線程實現了Runnable接口，但是它里面定義Thread數組時，每個元素都使用了一個新的Runnable實例。notifyTest3()屬于“單對象多線程”，因為我們只定義了一個Runnable實例，所有的線程都會使用這個實例。
notifyAll方法適用于“單對象多線程”的情景，因為notify方法只會隨機喚醒對象上的一個線程。
線程的狀態切換
對于線程來講，從我們創建它一直到線程運行結束，在這個過程中，線程的狀態可能是這樣的：
創建：已經有Thread實例了， 但是CPU還有為其分配資源和時間片。
就緒：線程已經獲得了運行所需的所有資源，只等CPU進行時間調度。
運行：線程位于當前CPU時間片中，正在執行相關邏輯。
休眠：一般是調用Thread.sleep后的狀態，這時線程依然持有運行所需的各種資源，但是不會被CPU調度。
掛起：一般是調用Thread.suspend后的狀態，和休眠類似，CPU不會調度該線程，不同的是，這種狀態下，線程會釋放所有資源。
死亡：線程運行結束或者調用了Thread.stop方法。
下面我們來演示如何進行線程狀態切換，首先我們會用到下面方法：
Thread()或者Thread(Runnable)：構造線程。
Thread.start：啟動線程。
Thread.sleep：將線程切換至休眠狀態。
Thread.interrupt：中斷線程的執行。
Thread.join：等待某線程結束。
Thread.yield：剝奪線程在CPU上的執行時間片，等待下一次調度。
Object.wait：將Object上所有線程鎖定，直到notify方法才繼續運行。
Object.notify：隨機喚醒Object上的1個線程。
Object.notifyAll：喚醒Object上的所有線程。
下面，就是演示時間啦！！！
線程等待與喚醒
這里主要使用Object.wait和Object.notify方法，請參見上面的notify實例。需要注意的是，wait和notify都必須針對同一個對象，當我們使用實現Runnable接口的方式來創建線程時，應該是在Runnable對象而非Thread對象上使用這兩個方法。
線程的休眠與喚醒
Thread.sleep實例
public class SleepSample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
sleepTest();
}
private static void sleepTest() throws InterruptedException
{
Thread thread = new Thread()
{
public void run()
{
System.out.println("線程 " + Thread.currentThread().getName() + "將要休眠5分鐘。");
try
{
Thread.sleep(5*60*1000);
}
catch(InterruptedException ex)
{
System.out.println("線程 " + Thread.currentThread().getName() + "休眠被中斷。");
}
System.out.println("線程 " + Thread.currentThread().getName() + "休眠結束。");
}
};
thread.setDaemon(true);
thread.start();
Thread.sleep(500);
thread.interrupt();
}
}
線程在休眠過程中，我們可以使用Thread.interrupt將其喚醒，這時線程會拋出InterruptedException。
線程的終止
雖然有Thread.stop方法，但該方法是不被推薦使用的，我們可以利用上面休眠與喚醒的機制，讓線程在處理IterruptedException時，結束線程。
Thread.interrupt示例
public class StopThreadSample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
stopTest();
}
private static void stopTest() throws InterruptedException
{
Thread thread = new Thread()
{
public void run()
{
System.out.println("線程運行中。");
try
{
Thread.sleep(1*60*1000);
}
catch(InterruptedException ex)
{
System.out.println("線程中斷，結束線程");
return;
}
System.out.println("線程正常結束。");
}
};
thread.start();
Thread.sleep(500);
thread.interrupt();
}
}
線程的同步等待
當我們在主線程中創建了10個子線程，然后我們期望10個子線程全部結束后，主線程在執行接下來的邏輯，這時，就該Thread.join登場了。
Thread.join示例
public class JoinSample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
joinTest();
}
private static void joinTest() throws InterruptedException
{
Thread thread = new Thread()
{
public void run()
{
try
{
for(int i = 0; i < 5; i++)
{
System.out.println("線程在運行。");
Thread.sleep(1000);
}
}
catch(InterruptedException ex)
{
ex.printStackTrace();
}
}
};
thread.setDaemon(true);
thread.start();
Thread.sleep(1000);
thread.join();
System.out.println("主線程正常結束。");
}
}
我們可以試著將thread.join();注釋或者刪除，再次運行程序，就可以發現不同了。
線程間通信
我們知道，一個進程下面的所有線程是共享內存空間的，那么我們如何在不同的線程之間傳遞消息呢？在回顧 Java I/O時，我們談到了PipedStream和PipedReader，這里，就是它們發揮作用的地方了。
下面的兩個示例，功能完全一樣，不同的是一個使用Stream，一個使用Reader/Writer。
PipeInputStream/PipedOutpueStream 示例
public static void communicationTest() throws IOException, InterruptedException
{
final PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream();
final PipedInputStream pis = new PipedInputStream(pos);
Thread thread1 = new Thread()
{
public void run()
{
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
try
{
while(true)
{
String message = br.readLine();
pos.write(message.getBytes());
if (message.equals("end")) break;
}
br.close();
pos.close();
}
catch(Exception ex)
{
ex.printStackTrace();
}
}
};
Thread thread2 = new Thread()
{
public void run()
{
byte[] buffer = new byte[1024];
int bytesRead = 0;
try
{
while((bytesRead = pis.read(buffer, 0, buffer.length)) != -1)
{
System.out.println(new String(buffer));
if (new String(buffer).equals("end")) break;
buffer = null;
buffer = new byte[1024];
}
pis.close();
buffer = null;
}
catch(Exception ex)
{
ex.printStackTrace();
}
}
};
thread1.setDaemon(true);
thread2.setDaemon(true);
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
}
PipedReader/PipedWriter 示例
private static void communicationTest2() throws InterruptedException, IOException
{
final PipedWriter pw = new PipedWriter();
final PipedReader pr = new PipedReader(pw);
final BufferedWriter bw = new BufferedWriter(pw);
final BufferedReader br = new BufferedReader(pr);
Thread thread1 = new Thread()
{
public void run()
{
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
try
{
while(true)
{
String message = br.readLine();
bw.write(message);
bw.newLine();
bw.flush();
if (message.equals("end")) break;
}
br.close();
pw.close();
bw.close();
}
catch(Exception ex)
{
ex.printStackTrace();
}
}
};
Thread thread2 = new Thread()
{
public void run()
{
String line = null;
try
{
while((line = br.readLine()) != null)
{
System.out.println(line);
if (line.equals("end")) break;
}
br.close();
pr.close();
}
catch(Exception ex)
{
ex.printStackTrace();
}
}
};
thread1.setDaemon(true);
thread2.setDaemon(true);
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
}
感謝閱讀，希望能幫助到大家，謝謝大家對本站的支持！
總結
以上是生活随笔為你收集整理的java多线程教程_java 基础教程之多线程详解及简单实例的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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