Java 并发 - 概述

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Java 是一种多线程编程语言，这意味着我们可以使用 Java 开发多线程程序。多线程程序包含两个或多个可以并发运行的部分，每个部分可以同时处理不同的任务，从而最大限度地利用可用资源，尤其是在您的计算机有多个 CPU 的情况下。

根据定义，多任务处理是指多个进程共享公共处理资源（例如 CPU）。多线程将多任务处理的概念扩展到应用程序中，您可以在其中将单个应用程序中的特定操作细分为各个线程。每个线程都可以并行运行。操作系统不仅在不同的应用程序之间分配处理时间，而且还在应用程序中的每个线程之间分配处理时间。

多线程使您能够以一种方式编写代码，其中多个活动可以在同一程序中并发进行。

线程的生命周期

线程在其生命周期中经历不同的阶段。例如，线程诞生、启动、运行，然后死亡。下图显示了线程的完整生命周期。

Java Thread

以下是生命周期的各个阶段：

  • 新建 - 新线程从新建状态开始其生命周期。它保持在此状态，直到程序启动线程。它也被称为新生线程。

  • 可运行 - 新生线程启动后，线程变为可运行状态。处于此状态的线程被认为正在执行其任务。

  • 等待 - 有时，线程在等待另一个线程执行任务时会转换到等待状态。线程只有在另一个线程发出信号让等待线程继续执行时才会转换回可运行状态。

  • 计时等待 - 可运行线程可以为指定的时间间隔进入计时等待状态。处于此状态的线程在该时间间隔到期或其等待的事件发生时转换回可运行状态。

  • 终止（死亡） - 可运行线程在完成其任务或以其他方式终止时进入终止状态。

线程优先级

每个 Java 线程都有一个优先级，它可以帮助操作系统确定线程的调度顺序。

Java 线程优先级范围在 MIN_PRIORITY（常量 1）和 MAX_PRIORITY（常量 10）之间。默认情况下，每个线程都赋予 NORM_PRIORITY（常量 5）的优先级。

较高优先级的线程对程序来说更重要，应在较低优先级的线程之前分配处理器时间。但是，线程优先级不能保证线程执行的顺序，并且在很大程度上依赖于平台。

通过实现 Runnable 接口创建线程

如果您的类旨在作为线程执行，那么您可以通过实现Runnable接口来实现。您需要遵循三个基本步骤：

步骤 1

第一步，您需要实现Runnable接口提供的run()方法。此方法为线程提供了一个入口点，您将在此方法中放置您的完整业务逻辑。以下是run()方法的简单语法：

public void run( )

步骤 2

第二步，您将使用以下构造函数实例化一个Thread对象：

Thread(Runnable threadObj, String threadName);

其中，threadObj是实现Runnable接口的类的实例，threadName是赋予新线程的名称。

步骤 3

创建Thread对象后，您可以通过调用start()方法启动它，该方法会执行对run()方法的调用。以下是start()方法的简单语法：

void start();

示例

这是一个创建新线程并开始运行它的示例：

在线演示 
class RunnableDemo implements Runnable {
   private Thread t;
   private String threadName;

   RunnableDemo(String name) {
      threadName = name;
      System.out.println("Creating " +  threadName );
   }
   
   public void run() {
      System.out.println("Running " +  threadName );
      
      try {
      
         for(int i = 4; i > 0; i--) {
            System.out.println("Thread: " + threadName + ", " + i);
            
            // Let the thread sleep for a while.
            Thread.sleep(50);
         }
      } catch (InterruptedException e) {
         System.out.println("Thread " +  threadName + " interrupted.");
      }
      System.out.println("Thread " +  threadName + " exiting.");
   }
   
   public void start () {
      System.out.println("Starting " +  threadName );
      
      if (t == null) {
         t = new Thread (this, threadName);
         t.start ();
      }
   }
}

public class TestThread {

   public static void main(String args[]) {
      RunnableDemo R1 = new RunnableDemo("Thread-1");
      R1.start();
      
      RunnableDemo R2 = new RunnableDemo("Thread-2");
      R2.start();
   }   
}

这将产生以下结果：

输出

Creating Thread-1
Starting Thread-1
Creating Thread-2
Starting Thread-2
Running Thread-1
Thread: Thread-1, 4
Running Thread-2
Thread: Thread-2, 4
Thread: Thread-1, 3
Thread: Thread-2, 3
Thread: Thread-1, 2
Thread: Thread-2, 2
Thread: Thread-1, 1
Thread: Thread-2, 1
Thread Thread-1 exiting.
Thread Thread-2 exiting.

通过扩展 Thread 类创建线程

创建线程的第二种方法是创建一个扩展Thread类的新类，使用以下两个简单的步骤。这种方法在处理使用Thread类中可用方法创建的多个线程方面提供了更大的灵活性。

步骤 1

您需要重写Thread类中可用的run()方法。此方法为线程提供了一个入口点，您将在此方法中放置您的完整业务逻辑。以下是run()方法的简单语法：

public void run( )

步骤 2

创建Thread对象后，您可以通过调用start()方法启动它，该方法会执行对run()方法的调用。以下是start()方法的简单语法：

void start( );

示例

以下是重写为扩展Thread的前面程序：

在线演示 
class ThreadDemo extends Thread {
   private Thread t;
   private String threadName;
   
   ThreadDemo(String name) {
      threadName = name;
      System.out.println("Creating " +  threadName );
   }
   
   public void run() {
      System.out.println("Running " +  threadName );
      
      try {

         for(int i = 4; i > 0; i--) {
            System.out.println("Thread: " + threadName + ", " + i);
            
            // Let the thread sleep for a while.
            Thread.sleep(50);
         }
      } catch (InterruptedException e) {
         System.out.println("Thread " +  threadName + " interrupted.");
      }
      System.out.println("Thread " +  threadName + " exiting.");
   }
   
   public void start () {
      System.out.println("Starting " +  threadName );
      
      if (t == null) {
         t = new Thread (this, threadName);
         t.start ();
      }
   }
}

public class TestThread {

   public static void main(String args[]) {
      ThreadDemo T1 = new ThreadDemo("Thread-1");
      T1.start();
      
      ThreadDemo T2 = new ThreadDemo("Thread-2");
      T2.start();
   }   
}

这将产生以下结果：

输出

Creating Thread-1
Starting Thread-1
Creating Thread-2
Starting Thread-2
Running Thread-1
Thread: Thread-1, 4
Running Thread-2
Thread: Thread-2, 4
Thread: Thread-1, 3
Thread: Thread-2, 3
Thread: Thread-1, 2
Thread: Thread-2, 2
Thread: Thread-1, 1
Thread: Thread-2, 1
Thread Thread-1 exiting.
Thread Thread-2 exiting.
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