Java Concurrency 简明教程

Java Concurrency - Overview

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更多可以同时运行的部分，每个部分都可以在同一时间处理不同的任务，从而优化利用可用资源，特别是在您的计算机有多个 CPU 时。

根据定义，多任务处理是多个进程共享公共处理资源（如 CPU）时发生的情况。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内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应用程序之间划分处理时间，还在应用程序内的每个线程之间划分处理时间。

通过使用多线程，您可以以在相同程序中可以并行执行多项活动的方式来编写代码。

Life Cycle of a Thread

线程在其生命周期中经过不同的阶段。例如，一个线程诞生、启动、运行，然后死亡。下图显示了线程的完整生命周期。

以下是生命周期的阶段 -

New - 新线程在其生命周期中处于新的状态。它一直保持此状态，直到程序启动线程。它也被称为 born thread。
Runnable - 新生的线程启动后，该线程变得可运行。处于此状态的线程被认为正在执行其任务。
Waiting - 有时，线程在等待另一个线程执行任务时会转变为等待状态。仅当其他线程发信号指示等待线程继续执行时，线程才会转换回可运行状态。
Timed Waiting - 可运行线程可以进入特定时间间隔的时间等待状态。当该时间间隔到期或它正在等待的事件发生时，处于此状态的线程会转换回可运行状态。
Terminated (Dead) - 当可运行线程完成其任务或以其他方式终止时，它会进入终止状态。

Thread Priorities

每个 Java 线程都有一个优先级，这有助于操作系统确定线程调度的顺序。

Java 线程优先级介于 MIN_PRIORITY（常量为 1）和 MAX_PRIORITY（常量为 10）之间。默认情况下，每个线程都获得 NORM_PRIORITY（常量为 5）优先级。

具有较高优先级的线程对程序而言更为重要，并且应该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，并且很大程度上取决于平台。

Create a Thread by Implementing a Runnable Interface

如果准备将您的类作为线程执行，那么可以通过实现 Runnable 接口实现此目的。您需要遵循三个基本步骤 −

Step 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，您需要将完整业务逻辑放入此方法内。以下是 run() 方法的一个简单语法：

public void run( )

Step 2

作为第二步，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。

Step 3

一旦创建了 Thread 对象，就可以通过调用 start() 方法来启动它，它执行对 run( ) 方法的调用。以下是 start() 方法的简单语法 -

void start();

Example

下面是创建一个新线程并开始运行它的示例：

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();
   }
}

这会产生以下结果 −

Output

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.

Create a Thread by Extending a Thread Class

创建线程的第二种方法是创建一个扩展 Thread 类的类，使用以下两个简单步骤。这种方法在使用 Thread 类中可用方法创建多个线程时提供了更多的灵活性。

Step 1

您需要覆盖 Thread 类中可用的 run( ) 方法。此方法为线程提供一个入口点，您将把您的完整业务逻辑放在这个方法中。以下是 run() 方法的简单语法：

public void run( )

Step 2

一旦创建 Thread 对象，便可以通过调用 start() 方法来启动它，该调用会执行一个 run( ) 方法调用。以下是 start() 方法的一个简单语法 −

void start( );

Example

以下是按照 Thread 扩展重写的先前程序：

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();
   }
}

这会产生以下结果 −

Output

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.