Java学习笔记【十三、多线程编程】

最新推荐文章于 2025-09-12 18:08:49 发布

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#java #操作系统

本文详细介绍了Java多线程的概念、生命周期及实现方式，包括线程的状态如新建、就绪、运行、阻塞和死亡，解释了如何通过Runnable接口、Thread类及Callable接口创建线程。

概念

Java 给多线程编程提供了内置的支持。一个多线程程序包含两个或多个能并发运行的部分。程序的每一部分都称作一个线程，并且每个线程定义了一个独立的执行路径。
多线程是多任务的一种特别的形式，但多线程使用了更小的资源开销。
这里定义和线程相关的另一个术语 - 进程：一个进程包括由操作系统分配的内存空间，包含一个或多个线程。一个线程不能独立的存在，它必须是进程的一部分。一个进程一直运行，直到所有的非守候线程都结束运行后才能结束。
多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的。

线程的生命周期

新建状态【new】:
使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后，该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序 start() 这个线程。
就绪状态【start】:
当线程对象调用了start()方法之后，该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中，要等待JVM里线程调度器的调度。
运行状态【run】:
如果就绪状态的线程获取 CPU 资源，就可以执行 run()，此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂，它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。
阻塞状态【wait、synchronized、join、sleep、suspend】:
如果一个线程执行了sleep（睡眠）、suspend（挂起）等方法，失去所占用资源之后，该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种：
等待阻塞：运行状态中的线程执行 wait() 方法，使线程进入到等待阻塞状态。
同步阻塞：线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。
其他阻塞：通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时，线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时，join() 等待线程终止或超时，或者 I/O 处理完毕，线程重新转入就绪状态。
死亡状态【stop、destroy】:
一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时，该线程就切换到终止状态。

优先级

每一个 Java 线程都有一个优先级，这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。
Java 线程的优先级是一个整数，其取值范围是 1 （Thread.MIN_PRIORITY ） - 10 （Thread.MAX_PRIORITY ）。
默认情况下，每一个线程都会分配一个优先级 NORM_PRIORITY（5）。
具有较高优先级的线程对程序更重要，并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是，线程优先级不能保证线程执行的顺序，而且非常依赖于平台。

实现

【最常用，可继承别的父类，实例可复用】实现Runnable接口，实现Run方法，用Tread.start启动 class RunnableDemo implements Runnable new Thread(runnableDemo).start();
集成Thread类，实现Run方法、直接Start执行 class ThreadDemo extends Thread
实现Callable接口，使用Future拿到返回值 public class CallableThreadTest implements Callable FutureTask ft = new FutureTask<>(ctt);

区别

Runnable和Callable 实现后都可以继承其他类，但获取当前线程需要使用Thread.currentThread()方法获取
继承了Thread类，获取当前线程使用this即可
Runnable不能获取返回值，Callable可以

Runnable【最常用】

package ThreadDemo;

public class RunnableDemo implements Runnable {
Thread t;
String name;

public RunnableDemo(String name){
    this.name=name;
    System.out.println("RunnableDemo "+this.name+" Created!");
}

public void run() {
    System.out.println("RunnableDemo "+this.name+" Run!");
    for(int i=0;i<5;i++){
        System.out.println("RunnableDemo "+this.name+" excuted!["+i+"]");
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

    System.out.println("RunnableDemo "+this.name+" Completed!");
}


public static void main(String[] args) {
    // TODO Auto-generated method stub
    RunnableDemo r1 = new RunnableDemo("demo1");
    new Thread(r1).start();
    
    RunnableDemo r2 = new RunnableDemo("demo2");
    new Thread(r2).start();
}

}

Thread

package ThreadDemo;

public class ThreadDemo extends Thread{
String name;

public ThreadDemo(String name){
    this.name=name;
    System.out.println("ThreadDemo "+this.name+" Created!");
}
public void run(){
    System.out.println("ThreadDemo "+this.name+" Run!");
    for(int i=0;i<5;i++){
        System.out.println("ThreadDemo "+this.name+" excuted!["+i+"]");
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

    System.out.println("ThreadDemo "+this.name+" Completed!");
}
public static void main(String[] args) {
    // TODO Auto-generated method stub
    ThreadDemo td1 = new ThreadDemo("ThreadDemo1");
    td1.start();
    
    ThreadDemo td2 = new ThreadDemo("ThreadDemo2");
    td2.start();
}

}

Callable & FutureTask

package ThreadDemo;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class CallableAndFutureTask implements Callable<Integer>{

public static void main(String[] args) {
    CallableAndFutureTask ct = new CallableAndFutureTask();
    FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<Integer>(ct);
    Thread t = new Thread(ft);
    t.start();
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("main Thread executint");
    try {
        System.out.println("Thread execute completed,result is:"+ft.get()); 
    } catch (InterruptedException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
    } catch (ExecutionException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
    }
}

@Override
//泛型为包装类型，返回一个Integer结果
public Integer call() throws Exception {
    Thread.sleep(3000);
    int sum=0;
    for(int i=0;i<30;i++){
        sum+=i;
    }
    return sum;
}

}

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