Java 多线程编程是一个广泛使用的特性，允许程序同时执行多个线程，以提高程序的并发性和响应性。以下是一些关于 Java 多线程编程的详解，包括基本概念、创建线程的方式、线程的生命周期、同步机制等。
1. 基本概念
- 线程：是操作系统能够进行运算调度的最小单位。每个线程都有自己的调用栈和局部变量。
- 进程：是资源分配的基本单位，是一个程序的执行实例。一个进程可以包含多个线程。
2. 创建线程的方式
在 Java 中，可以使用两种主要方式来创建线程：
a. 继承 Thread 类
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("Thread is running.");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start(); // 启动线程
}
}
b. 实现 Runnable 接口
class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("Runnable thread is running.");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
thread.start(); // 启动线程
}
}
3. 线程的生命周期
一个线程的生命周期分为以下几个状态：
- 新建 (New)：线程被创建但是还没有开始运行。
- 就绪 (Runnable)：线程已经准备好运行，但可能由于 CPU 不可用而被挂起。
- 运行 (Blocked)：线程正在执行。
- 阻塞 (Blocked)：由于请求资源而被阻塞。
- 死亡 (Dead)：线程完成执行或由于异常结束。
4. 同步机制
由于多个线程可能同时访问共享资源，因此 Java 提供了同步机制以避免数据的不一致性。
a. 使用 synchronized 关键词
class Counter {
private int count = 0;
public synchronized void increment() {
count++;
}
public int getCount() {
return count;
}
}
b. 使用 ReentrantLock
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
class Counter {
private int count = 0;
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void increment() {
lock.lock();
try {
count++;
} finally {
lock.unlock();
}
}
public int getCount() {
return count;
}
}
5. 线程通信
Java 提供了一些机制来实现线程之间的通信：
wait(),notify(),notifyAll()方法用于在同步块中进行线程间的通信。- 使用
Condition来实现更灵活的线程通信。
6. 线程池
Java 提供了 java.util.concurrent 包中的线程池来管理线程，避免频繁创建和销毁线程带来的开销。
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
executor.submit(() -> System.out.println("Task is running."));
}
executor.shutdown();
}
}
7. 注意事项
- 避免共享可变数据，以减少同步成本。
- 使用适当的锁级别，防止死锁。
- 优先考虑使用现成的工具（如线程池）而不是手动管理线程。
