運(yùn)用示例詳細(xì)總結(jié)Java多線程

更新時(shí)間：2021年08月18日 16:06:15 作者：Java團(tuán)長

本文主要講解了Java多線程，該篇幅大量使用代碼以及圖片文字進(jìn)行解析，可以讓小伙伴們了解該方面的知識更加迅速快捷

進(jìn)程與線程

進(jìn)程是程序的一次動態(tài)執(zhí)行過程，它需要經(jīng)歷從代碼加載，代碼執(zhí)行到執(zhí)行完畢的一個(gè)完整的過程，這個(gè)過程也是進(jìn)程本身從產(chǎn)生，發(fā)展到最終消亡的過程。多進(jìn)程操作系統(tǒng)能同時(shí)達(dá)運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程（程序），由于 CPU 具備分時(shí)機(jī)制，所以每個(gè)進(jìn)程都能循環(huán)獲得自己的CPU 時(shí)間片。由于 CPU 執(zhí)行速度非?？欤沟盟谐绦蚝孟袷窃谕瑫r(shí)運(yùn)行一樣。

多線程是實(shí)現(xiàn)并發(fā)機(jī)制的一種有效手段。進(jìn)程和線程一樣，都是實(shí)現(xiàn)并發(fā)的一個(gè)基本單位。線程是比進(jìn)程更小的執(zhí)行單位，線程是進(jìn)程的基礎(chǔ)之上進(jìn)行進(jìn)一步的劃分。所謂多線程是指一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行過程中可以產(chǎn)生多個(gè)更小的程序單元，這些更小的單元稱為線程，這些線程可以同時(shí)存在，同時(shí)運(yùn)行，一個(gè)進(jìn)程可能包含多個(gè)同時(shí)執(zhí)行的線程。進(jìn)程與線程的區(qū)別如圖所示：

Java中線程實(shí)現(xiàn)的方式

在 Java 中實(shí)現(xiàn)多線程有兩種手段，一種是繼承 Thread 類，另一種就是實(shí)現(xiàn) Runnable 接口。下面我們就分別來介紹這兩種方式的使用。

實(shí)現(xiàn) Runnable 接口

package ljz;
class MyThread implements Runnable{ // 實(shí)現(xiàn)Runnable接口，作為線程的實(shí)現(xiàn)類
    private String name ;       // 表示線程的名稱
    public MyThread(String name){
        this.name = name ;      // 通過構(gòu)造方法配置name屬性
    }
    public void run(){  // 覆寫run()方法，作為線程 的操作主體
        for(int i=0;i<10;i++){
            System.out.println(name + "運(yùn)行，i = " + i) ;
        }
    }
};
public class RunnableDemo01{
    public static void main(String args[]){
        MyThread mt1 = new MyThread("線程A ") ;    // 實(shí)例化對象
        MyThread mt2 = new MyThread("線程B ") ;    // 實(shí)例化對象
        Thread t1 = new Thread(mt1) ;       // 實(shí)例化Thread類對象
        Thread t2 = new Thread(mt2) ;       // 實(shí)例化Thread類對象
        t1.start() ;    // 啟動多線程
        t2.start() ;    // 啟動多線程
    }
};

程序運(yùn)行結(jié)果：

繼承 Thread 類

class MyThread extends Thread{  // 繼承Thread類，作為線程的實(shí)現(xiàn)類
    private String name ;       // 表示線程的名稱
    public MyThread(String name){
        this.name = name ;      // 通過構(gòu)造方法配置name屬性
    }
    public void run(){  // 覆寫run()方法，作為線程 的操作主體
        for(int i=0;i<10;i++){
            System.out.println(name + "運(yùn)行，i = " + i) ;
        }
    }
};
public class ThreadDemo02{
    public static void main(String args[]){
        MyThread mt1 = new MyThread("線程A ") ;    // 實(shí)例化對象
        MyThread mt2 = new MyThread("線程B ") ;    // 實(shí)例化對象
        mt1.start() ;   // 調(diào)用線程主體
        mt2.start() ;   // 調(diào)用線程主體
    }
};

程序運(yùn)行結(jié)果：

從程序可以看出，現(xiàn)在的兩個(gè)線程對象是交錯(cuò)運(yùn)行的，哪個(gè)線程對象搶到了 CPU 資源，哪個(gè)線程就可以運(yùn)行，所以程序每次的運(yùn)行結(jié)果肯定是不一樣的，在線程啟動雖然調(diào)用的是 start() 方法，但實(shí)際上調(diào)用的卻是 run() 方法定義的主體。

Thread 類和 Runnable 接口

通過 Thread 類和 Runable 接口都可以實(shí)現(xiàn)多線程，那么兩者有哪些聯(lián)系和區(qū)別呢？下面我們觀察 Thread 類的定義。

public class Thread extends Object implements Runnable

從 Thread 類的定義可以清楚的發(fā)現(xiàn)，Thread 類也是 Runnable 接口的子類，但在Thread類中并沒有完全實(shí)現(xiàn) Runnable 接口中的 run() 方法，下面是 Thread 類的部分定義。

Private Runnable target；
public Thread(Runnable target,String name){
    init(null,target,name,0);
}
private void init(ThreadGroup g,Runnable target,String name,long stackSize){
    ...
    this.target=target;
}
public void run(){
    if(target!=null){
        target.run();
    }
}

從定義中可以發(fā)現(xiàn)，在 Thread 類中的 run() 方法調(diào)用的是 Runnable 接口中的 run() 方法，也就是說此方法是由 Runnable 子類完成的，所以如果要通過繼承 Thread 類實(shí)現(xiàn)多線程，則必須覆寫 run()。

實(shí)際上 Thread 類和 Runnable 接口之間在使用上也是有區(qū)別的，如果一個(gè)類繼承 Thread類，則不適合于多個(gè)線程共享資源，而實(shí)現(xiàn)了 Runnable 接口，就可以方便的實(shí)現(xiàn)資源的共享。

線程的狀態(tài)變化

要想實(shí)現(xiàn)多線程，必須在主線程中創(chuàng)建新的線程對象。任何線程一般具有5種狀態(tài)，即創(chuàng)建，就緒，運(yùn)行，阻塞，終止。下面分別介紹一下這幾種狀態(tài)：

創(chuàng)建狀態(tài)

在程序中用構(gòu)造方法創(chuàng)建了一個(gè)線程對象后，新的線程對象便處于新建狀態(tài)，此時(shí)它已經(jīng)有了相應(yīng)的內(nèi)存空間和其他資源，但還處于不可運(yùn)行狀態(tài)。新建一個(gè)線程對象可采用Thread 類的構(gòu)造方法來實(shí)現(xiàn)，例如 “Thread thread=new Thread()”。

就緒狀態(tài)

新建線程對象后，調(diào)用該線程的 start() 方法就可以啟動線程。當(dāng)線程啟動時(shí)，線程進(jìn)入就緒狀態(tài)。此時(shí)，線程將進(jìn)入線程隊(duì)列排隊(duì)，等待 CPU 服務(wù)，這表明它已經(jīng)具備了運(yùn)行條件。

運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)就緒狀態(tài)被調(diào)用并獲得處理器資源時(shí)，線程就進(jìn)入了運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)，自動調(diào)用該線程對象的 run() 方法。run() 方法定義該線程的操作和功能。

阻塞狀態(tài)

一個(gè)正在執(zhí)行的線程在某些特殊情況下，如被人為掛起或需要執(zhí)行耗時(shí)的輸入/輸出操作，會讓 CPU 暫時(shí)中止自己的執(zhí)行，進(jìn)入阻塞狀態(tài)。在可執(zhí)行狀態(tài)下，如果調(diào)用sleep(),suspend(),wait() 等方法，線程都將進(jìn)入阻塞狀態(tài)，發(fā)生阻塞時(shí)線程不能進(jìn)入排隊(duì)隊(duì)列，只有當(dāng)引起阻塞的原因被消除后，線程才可以轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)。

死亡狀態(tài)

線程調(diào)用 stop() 方法時(shí)或 run() 方法執(zhí)行結(jié)束后，即處于死亡狀態(tài)。處于死亡狀態(tài)的線程不具有繼續(xù)運(yùn)行的能力。

在此提出一個(gè)問題，Java 程序每次運(yùn)行至少啟動幾個(gè)線程？

回答：至少啟動兩個(gè)線程，每當(dāng)使用 Java 命令執(zhí)行一個(gè)類時(shí)，實(shí)際上都會啟動一個(gè) JVM，每一個(gè)JVM實(shí)際上就是在操作系統(tǒng)中啟動一個(gè)線程，Java 本身具備了垃圾的收集機(jī)制。所以在 Java 運(yùn)行時(shí)至少會啟動兩個(gè)線程，一個(gè)是 main 線程，另外一個(gè)是垃圾收集線程。

取得和設(shè)置線程的名稱

class MyThread implements Runnable{ //實(shí)現(xiàn)Runnable接口
    public void run(){
       for(int i=0;i<3;i++){
           System.Out.Println(Thread.currentThread().getName()+"運(yùn)行, i="+i);  //取得當(dāng)前線程的名稱
       }
  }
};

public class ThreadDemo{
public static void main(String args[]){
    MyThread my=new MyThread();  //定義Runnable子類對象
    new Thread(my).start;    //系統(tǒng)自動設(shè)置線程名稱
    new Thread(my,"線程A").start();  //手工設(shè)置線程名稱
  }
};

程序運(yùn)行結(jié)果：

線程的操作方法

剛才在分析自定義模式工作原理的時(shí)候其實(shí)就已經(jīng)提到了，如果想要更改Glide的默認(rèn)配

線程的強(qiáng)制運(yùn)行

在線程操作中，可以使用 join() 方法讓一個(gè)線程強(qiáng)制運(yùn)行，線程強(qiáng)制運(yùn)行期間，其他線程無法運(yùn)行，必須等待此線程完成之后才可以繼續(xù)執(zhí)行。

class MyThread implements Runnable{ // 實(shí)現(xiàn)Runnable接口
    public void run(){  // 覆寫run()方法
        for(int i=0;i<50;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                    + "運(yùn)行，i = " + i) ;  // 取得當(dāng)前線程的名字
        }
    }
};
public class ThreadJoinDemo{
    public static void main(String args[]){
        MyThread mt = new MyThread() ;  // 實(shí)例化Runnable子類對象
        Thread t = new Thread(mt,"線程");     // 實(shí)例化Thread對象
        t.start() ; // 啟動線程
        for(int i=0;i<50;i++){
            if(i>10){
                try{
                    t.join() ;  // 線程強(qiáng)制運(yùn)行
                }catch(InterruptedException e){
                }
            }
            System.out.println("Main線程運(yùn)行 --> " + i) ;
        }
    }
};

程序運(yùn)行結(jié)果：

線程的休眠

在程序中允許一個(gè)線程進(jìn)行暫時(shí)的休眠，直接使用 Thread.sleep() 即可實(shí)現(xiàn)休眠。

class MyThread implements Runnable{ // 實(shí)現(xiàn)Runnable接口
    public void run(){  // 覆寫run()方法
        for(int i=0;i<50;i++){
            try{
                Thread.sleep(500) ; // 線程休眠
            }catch(InterruptedException e){
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                    + "運(yùn)行，i = " + i) ;  // 取得當(dāng)前線程的名字
        }
    }
};
public class ThreadSleepDemo{
    public static void main(String args[]){
        MyThread mt = new MyThread() ;  // 實(shí)例化Runnable子類對象
        Thread t = new Thread(mt,"線程");     // 實(shí)例化Thread對象
        t.start() ; // 啟動線程
    }
};

程序執(zhí)行結(jié)果：

中斷線程

當(dāng)一個(gè)線程運(yùn)行時(shí)，另外一個(gè)線程可以直接通過interrupt()方法中斷其運(yùn)行狀態(tài)。

class MyThread implements Runnable{ // 實(shí)現(xiàn)Runnable接口
    public void run(){  // 覆寫run()方法
        System.out.println("1、進(jìn)入run()方法") ;
        try{
            Thread.sleep(10000) ;   // 線程休眠10秒
            System.out.println("2、已經(jīng)完成了休眠") ;
        }catch(InterruptedException e){
            System.out.println("3、休眠被終止") ;
            return ; // 返回調(diào)用處
        }
        System.out.println("4、run()方法正常結(jié)束") ;
    }
};
public class ThreadInterruptDemo{
    public static void main(String args[]){
        MyThread mt = new MyThread() ;  // 實(shí)例化Runnable子類對象
        Thread t = new Thread(mt,"線程");     // 實(shí)例化Thread對象
        t.start() ; // 啟動線程
        try{
            Thread.sleep(2000) ;    // 線程休眠2秒
        }catch(InterruptedException e){
            System.out.println("3、休眠被終止") ;
        }
        t.interrupt() ; // 中斷線程執(zhí)行
    }
};

程序運(yùn)行結(jié)果是：

后臺線程

在 Java 程序中，只要前臺有一個(gè)線程在運(yùn)行，則整個(gè) Java 進(jìn)程都不會消失，所以此時(shí)可以設(shè)置一個(gè)后臺線程，這樣即使 Java 線程結(jié)束了，此后臺線程依然會繼續(xù)執(zhí)行，要想實(shí)現(xiàn)這樣的操作，直接使用 setDaemon() 方法即可。

class MyThread implements Runnable{ // 實(shí)現(xiàn)Runnable接口
    public void run(){  // 覆寫run()方法
        while(true){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在運(yùn)行。") ;
        }
    }
};
public class ThreadDaemonDemo{
    public static void main(String args[]){
        MyThread mt = new MyThread() ;  // 實(shí)例化Runnable子類對象
        Thread t = new Thread(mt,"線程");     // 實(shí)例化Thread對象
        t.setDaemon(true) ; // 此線程在后臺運(yùn)行
        t.start() ; // 啟動線程
    }
};

在線程類 MyThread 中，盡管 run() 方法中是死循環(huán)的方式，但是程序依然可以執(zhí)行完，因?yàn)榉椒ㄖ兴姥h(huán)的線程操作已經(jīng)設(shè)置成后臺運(yùn)行。

線程的優(yōu)先級

在 Java 的線程操作中，所有的線程在運(yùn)行前都會保持在就緒狀態(tài)，那么此時(shí)，哪個(gè)線程的優(yōu)先級高，哪個(gè)線程就有可能會先被執(zhí)行。

class MyThread implements Runnable{ // 實(shí)現(xiàn)Runnable接口
    public void run(){  // 覆寫run()方法
        for(int i=0;i<5;i++){
            try{
                Thread.sleep(500) ; // 線程休眠
            }catch(InterruptedException e){
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                    + "運(yùn)行，i = " + i) ;  // 取得當(dāng)前線程的名字
        }
    }
};
public class ThreadPriorityDemo{
    public static void main(String args[]){
        Thread t1 = new Thread(new MyThread(),"線程A") ;  // 實(shí)例化線程對象
        Thread t2 = new Thread(new MyThread(),"線程B") ;  // 實(shí)例化線程對象
        Thread t3 = new Thread(new MyThread(),"線程C") ;  // 實(shí)例化線程對象
        t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY) ;   // 優(yōu)先級最低
        t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY) ;   // 優(yōu)先級最高
        t3.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY) ;  // 優(yōu)先級最中等
        t1.start() ;    // 啟動線程
        t2.start() ;    // 啟動線程
        t3.start() ;    // 啟動線程
    }
};

程序運(yùn)行結(jié)果：

從程序的運(yùn)行結(jié)果中可以觀察到，線程將根據(jù)其優(yōu)先級的大小來決定哪個(gè)線程會先運(yùn)行，但是需要注意并非優(yōu)先級越高就一定會先執(zhí)行，哪個(gè)線程先執(zhí)行將由 CPU 的調(diào)度決定。

線程的禮讓

在線程操作中，也可以使用 yield() 方法將一個(gè)線程的操作暫時(shí)讓給其他線程執(zhí)行

class MyThread implements Runnable{ // 實(shí)現(xiàn)Runnable接口
    public void run(){  // 覆寫run()方法
        for(int i=0;i<5;i++){
            try{
                Thread.sleep(500) ;
            }catch(Exception e){
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                    + "運(yùn)行，i = " + i) ;  // 取得當(dāng)前線程的名字
            if(i==2){
                System.out.print("線程禮讓：") ;
                Thread.currentThread().yield() ;    // 線程禮讓
            }
        }
    }
};
public class ThreadYieldDemo{
    public static void main(String args[]){
        MyThread my = new MyThread() ;  // 實(shí)例化MyThread對象
        Thread t1 = new Thread(my,"線程A") ;
        Thread t2 = new Thread(my,"線程B") ;
        t1.start() ;
        t2.start() ;
    }
};

程序執(zhí)行結(jié)果：

同步以及死鎖

一個(gè)多線程的程序如果是通過 Runnable 接口實(shí)現(xiàn)的，則意味著類中的屬性被多個(gè)線程共享，那么這樣就會造成一種問題，如果這多個(gè)線程要操作同一個(gè)資源時(shí)就有可能出現(xiàn)資源同步問題。

解決方法：

同步代碼塊

synchronized(同步對象)｛
需要同步的代碼
｝

class MyThread implements Runnable{
    private int ticket = 5 ;    // 假設(shè)一共有5張票
    public void run(){
        for(int i=0;i<100;i++){
            synchronized(this){ // 要對當(dāng)前對象進(jìn)行同步
                if(ticket>0){   // 還有票
                    try{
                        Thread.sleep(300) ; // 加入延遲
                    }catch(InterruptedException e){
                        e.printStackTrace() ;
                    }
                    System.out.println("賣票：ticket = " + ticket-- );
                }
            }
        }
    }
};
public class SyncDemo02{
    public static void main(String args[]){
        MyThread mt = new MyThread() ;  // 定義線程對象
        Thread t1 = new Thread(mt) ;    // 定義Thread對象
        Thread t2 = new Thread(mt) ;    // 定義Thread對象
        Thread t3 = new Thread(mt) ;    // 定義Thread對象
        t1.start() ;
        t2.start() ;
        t3.start() ;
    }
};

程序執(zhí)行結(jié)果：

同步方法

除了可以將需要的代碼設(shè)置成同步代碼塊外，也可以使用 synchronized 關(guān)鍵字將一個(gè)方法聲明為同步方法。

synchronized 方法返回值方法名稱（參數(shù)列表）｛

｝

class MyThread implements Runnable{
    private int ticket = 5 ;    // 假設(shè)一共有5張票
    public void run(){
        for(int i=0;i<100;i++){
            this.sale() ;   // 調(diào)用同步方法
        }
    }
    public synchronized void sale(){    // 聲明同步方法
        if(ticket>0){   // 還有票
            try{
                Thread.sleep(300) ; // 加入延遲
            }catch(InterruptedException e){
                e.printStackTrace() ;
            }
            System.out.println("賣票：ticket = " + ticket-- );
        }

    }
};
public class SyncDemo03{
    public static void main(String args[]){
        MyThread mt = new MyThread() ;  // 定義線程對象
        Thread t1 = new Thread(mt) ;    // 定義Thread對象
        Thread t2 = new Thread(mt) ;    // 定義Thread對象
        Thread t3 = new Thread(mt) ;    // 定義Thread對象
        t1.start() ;
        t2.start() ;
        t3.start() ;
    }
};

程序執(zhí)行結(jié)果：

從程序運(yùn)行的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，此代碼完成了與之前同步代碼同樣的功能。

死鎖

同步可以保證資源共享操作的正確性，但是過多同步也會產(chǎn)生問題。例如，現(xiàn)在張三想要李四的畫，李四想要張三的書，張三對李四說“把你的畫給我，我就給你書”，李四也對張三說“把你的書給我，我就給你畫”兩個(gè)人互相等對方先行動，就這么干等沒有結(jié)果，這實(shí)際上就是死鎖的概念。

所謂死鎖，就是兩個(gè)線程都在等待對方先完成，造成程序的停滯，一般程序的死鎖都是在程序運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的。

下面以一個(gè)簡單范例說明這個(gè)概念

class Zhangsan{ // 定義張三類
    public void say(){
        System.out.println("張三對李四說：“你給我畫，我就把書給你。”") ;
    }
    public void get(){
        System.out.println("張三得到畫了。") ;
    }
};
class Lisi{ // 定義李四類
    public void say(){
        System.out.println("李四對張三說：“你給我書，我就把畫給你”") ;
    }
    public void get(){
        System.out.println("李四得到書了。") ;
    }
};
public class ThreadDeadLock implements Runnable{
    private static Zhangsan zs = new Zhangsan() ;       // 實(shí)例化static型對象
    private static Lisi ls = new Lisi() ;       // 實(shí)例化static型對象
    private boolean flag = false ;  // 聲明標(biāo)志位，判斷那個(gè)先說話
    public void run(){  // 覆寫run()方法
        if(flag){
            synchronized(zs){   // 同步張三
                zs.say() ;
                try{
                    Thread.sleep(500) ;
                }catch(InterruptedException e){
                    e.printStackTrace() ;
                }
                synchronized(ls){
                    zs.get() ;
                }
            }
        }else{
            synchronized(ls){
                ls.say() ;
                try{
                    Thread.sleep(500) ;
                }catch(InterruptedException e){
                    e.printStackTrace() ;
                }
                synchronized(zs){
                    ls.get() ;
                }
            }
        }
    }
    public static void main(String args[]){
        ThreadDeadLock t1 = new ThreadDeadLock() ;      // 控制張三
        ThreadDeadLock t2 = new ThreadDeadLock() ;      // 控制李四
        t1.flag = true ;
        t2.flag = false ;
        Thread thA = new Thread(t1) ;
        Thread thB = new Thread(t2) ;
        thA.start() ;
        thB.start() ;
    }
};

程序運(yùn)行結(jié)果：