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本篇內(nèi)容介紹了“Java多線程使用方式和實現(xiàn)原理”的有關(guān)知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠?qū)W有所成！
Java之父對線程的定義是：
線程是一個獨立執(zhí)行的調(diào)用序列，同一個進程的線程在同一時刻共享一些系統(tǒng)資源（比如文件句柄等）也能訪問同一個進程所創(chuàng)建的對象資源（內(nèi)存資源）。java.lang.Thread對象負責(zé)統(tǒng)計和控制這種行為。
每個程序都至少擁有一個線程-即作為Java虛擬機(JVM)啟動參數(shù)運行在主類main方法的線程。在Java虛擬機初始化過程中也可能啟動其他的后臺線程。這種線程的數(shù)目和種類因JVM的實現(xiàn)而異。然而所有用戶級線程都是顯式被構(gòu)造并在主線程或者是其他用戶線程中被啟動。
本文主要講了java中多線程的使用方法、線程同步、線程數(shù)據(jù)傳遞、線程狀態(tài)及相應(yīng)的一些線程函數(shù)用法、概述等。在這之前，首先讓我們來了解下在操作系統(tǒng)中進程和線程的區(qū)別： 進程：每個進程都有獨立的代碼和數(shù)據(jù)空間（進程上下文），進程間的切換會有較大的開銷，一個進程包含1--n個線程。（進程是資源分配的最小單位） 線程：同一類線程共享代碼和數(shù)據(jù)空間，每個線程有獨立的運行棧和程序計數(shù)器(PC)，線程切換開銷小。（線程是cpu調(diào)度的最小單位） 線程和進程一樣分為五個階段：創(chuàng)建、就緒、運行、阻塞、終止。 多進程是指操作系統(tǒng)能同時運行多個任務(wù)（程序）。 多線程是指在同一程序中有多個順序流在執(zhí)行。 在java中要想實現(xiàn)多線程，有兩種手段，一種是繼續(xù)Thread類，另外一種是實現(xiàn)Runable接口.(其實準確來講，應(yīng)該有三種，還有一種是實現(xiàn)Callable接口，并與Future、線程池結(jié)合使用
Java 給多線程編程提供了內(nèi)置的支持。 一條線程指的是進程中一個單一順序的控制流，一個進程中可以并發(fā)多個線程，每條線程并行執(zhí)行不同的任務(wù)。
多線程是多任務(wù)的一種特別的形式，但多線程使用了更小的資源開銷。
這里定義和線程相關(guān)的另一個術(shù)語 - 進程：一個進程包括由操作系統(tǒng)分配的內(nèi)存空間，包含一個或多個線程。一個線程不能獨立的存在，它必須是進程的一部分。一個進程一直運行，直到所有的非守護線程都結(jié)束運行后才能結(jié)束。
多線程能滿足程序員編寫高效率的程序來達到充分利用 CPU 的目的。
線程是一個動態(tài)執(zhí)行的過程，它也有一個從產(chǎn)生到死亡的過程。
下圖顯示了一個線程完整的生命周期。
新建狀態(tài):
使用 new 關(guān)鍵字和 Thread 類或其子類建立一個線程對象后，該線程對象就處于新建狀態(tài)。它保持這個狀態(tài)直到程序 start() 這個線程。
就緒狀態(tài):
當(dāng)線程對象調(diào)用了start()方法之后，該線程就進入就緒狀態(tài)。就緒狀態(tài)的線程處于就緒隊列中，要等待JVM里線程調(diào)度器的調(diào)度。
運行狀態(tài):
如果就緒狀態(tài)的線程獲取 CPU 資源，就可以執(zhí)行 run()，此時線程便處于運行狀態(tài)。處于運行狀態(tài)的線程最為復(fù)雜，它可以變?yōu)樽枞麪顟B(tài)、就緒狀態(tài)和死亡狀態(tài)。
阻塞狀態(tài):
如果一個線程執(zhí)行了sleep（睡眠）、suspend（掛起）等方法，失去所占用資源之后，該線程就從運行狀態(tài)進入阻塞狀態(tài)。在睡眠時間已到或獲得設(shè)備資源后可以重新進入就緒狀態(tài)?？梢苑譃槿N：
等待阻塞：運行狀態(tài)中的線程執(zhí)行 wait() 方法，使線程進入到等待阻塞狀態(tài)。
同步阻塞：線程在獲取 synchronized 同步鎖失敗(因為同步鎖被其他線程占用)。
其他阻塞：通過調(diào)用線程的 sleep() 或 join() 發(fā)出了 I/O 請求時，線程就會進入到阻塞狀態(tài)。當(dāng)sleep() 狀態(tài)超時，join() 等待線程終止或超時，或者 I/O 處理完畢，線程重新轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)。
死亡狀態(tài):
一個運行狀態(tài)的線程完成任務(wù)或者其他終止條件發(fā)生時，該線程就切換到終止狀態(tài)。
public class 多線程實例 {
//繼承thread
@Test
public void test1() {
class A extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("A run");
}
}
A a = new A();
a.start();
}
//實現(xiàn)Runnable
@Test
public void test2() {
class B implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("B run");
}
}
B b = new B();
//Runable實現(xiàn)類需要由Thread類包裝后才能執(zhí)行
new Thread(b).start();
}
//有返回值的線程
@Test
public void test3() {
Callable callable = new Callable() {
int sum = 0;
@Override
public Object call() throws Exception {
for (int i = 0;i < 5;i ++) {
sum += i;
}
return sum;
}
};
//這里要用FutureTask，否則不能加入Thread構(gòu)造方法
FutureTask futureTask = new FutureTask(callable);
new Thread(futureTask).start();
try {
System.out.println(futureTask.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//線程池實現(xiàn)
@Test
public void test4() {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
//execute直接執(zhí)行線程
executorService.execute(new Thread());
executorService.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("runnable");
}
});
//submit提交有返回結(jié)果的任務(wù)，運行完后返回結(jié)果。
Future future = executorService.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
return "a";
}
});
try {
System.out.println(future.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
//有返回值的線程組將返回值存進集合
for (int i = 0;i < 5;i ++ ) {
int finalI = i;
Future future1 = executorService.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
return "res" + finalI;
}
});
try {
list.add((String) future1.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
for (String s : list) {
System.out.println(s);
}
}}
public class 線程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換 {
//一開始線程是init狀態(tài)，結(jié)束時是terminated狀態(tài)
class t implements Runnable {
private String name;
public t(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(name + "run");
}
}
//測試join，父線程在子線程運行時進入waiting狀態(tài)
@Test
public void test1() throws InterruptedException {
Thread dad = new Thread(new Runnable() {
Thread son = new Thread(new t("son"));
@Override
public void run() {
System.out.println("dad init");
son.start();
try {
//保證子線程運行完再運行父線程
son.join();
System.out.println("dad run");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
//調(diào)用start，線程進入runnable狀態(tài)，等待系統(tǒng)調(diào)度
dad.start();
//在父線程中對子線程實例使用join，保證子線程在父線程之前執(zhí)行完
}
//測試sleep
@Test
public void test2(){
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("t1 run");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
//主線程休眠。進入time waiting狀態(tài)
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
t1.start();
}
//線程2進入blocked狀態(tài)。
public static void main(String[] args) {
test4();
Thread.yield();//進入runnable狀態(tài)
}
//測試blocked狀態(tài)
public static void test4() {
class A {
//線程1獲得實例鎖以后線程2無法獲得實例鎖，所以進入blocked狀態(tài)
synchronized void run() {
while (true) {
System.out.println("run");
}
}
}
A a = new A();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("t1 get lock");
a.run();
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("t2 get lock");
a.run();
}
}).start();
}
//volatile保證線程可見性
volatile static int flag = 1;
//object作為鎖對象，用于線程使用wait和notify方法
volatile static Object o = new Object();
//測試wait和notify
//wait后進入waiting狀態(tài)，被notify進入blocked（阻塞等待鎖釋放）或者runnable狀態(tài)（獲取到鎖）
public void test5() {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//wait和notify只能在同步代碼塊內(nèi)使用
synchronized (o) {
while (true) {
if (flag == 0) {
try {
Thread.sleep(2000);
System.out.println("thread1 wait");
//釋放鎖，線程掛起進入object的等待隊列，后續(xù)代碼運行
o.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("thread1 run");
System.out.println("notify t2");
flag = 0;
//通知等待隊列的一個線程獲取鎖
o.notify();
}
}
}
}).start();
//解釋同上
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (o) {
if (flag == 1) {
try {
Thread.sleep(2000);
System.out.println("thread2 wait");
o.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("thread2 run");
System.out.println("notify t1");
flag = 1;
o.notify();
}
}
}
}).start();
}
//輸出結(jié)果是
// thread1 run
// notify t2
// thread1 wait
// thread2 run
// notify t1
// thread2 wait
// thread1 run
// notify t2
//不斷循環(huán)
}執(zhí)行此方法會向系統(tǒng)線程調(diào)度器（Schelduler）發(fā)出一個暗示，告訴其當(dāng)前JAVA線程打算放棄對CPU的使用，但該暗示，有可能被調(diào)度器忽略。使用該方法，可以防止線程對CPU的過度使用，提高系統(tǒng)性能。
Thread#sleep(time)或Thread.sleep(time, nanos)：
使當(dāng)前線程進入休眠階段，狀態(tài)變?yōu)椋篢IME_WAITING
中斷當(dāng)前線程的執(zhí)行，允許當(dāng)前線程對自身進行中斷，否則將會校驗調(diào)用方線程是否有對該線程的權(quán)限。
如果當(dāng)前線程因被調(diào)用Object#wait(),Object#wait(long, int), 或者線程本身的join(), join(long),sleep()處于阻塞狀態(tài)中，此時調(diào)用interrupt方法會使拋出InterruptedException，而且線程的阻塞狀態(tài)將會被清除。
查看當(dāng)前線程是否處于中斷狀態(tài)，這個方法比較特殊之處在于，如果調(diào)用成功，會將當(dāng)前線程的interrupt status清除。所以如果連續(xù)2次調(diào)用該方法，第二次將返回false。
與上面方法相同的地方在于，該方法返回當(dāng)前線程的中斷狀態(tài)。不同的地方在于，它不會清除當(dāng)前線程的interrupt status狀態(tài)。
A線程調(diào)用B線程的join()方法，將會使A等待B執(zhí)行，直到B線程終止。如果傳入time參數(shù)，將會使A等待B執(zhí)行time的時間，如果time時間到達，將會切換進A線程，繼續(xù)執(zhí)行A線程。
構(gòu)造方法 Thread類中不同的構(gòu)造方法接受如下參數(shù)的不同組合： 一個Runnable對象，這種情況下，Thread.start方法將會調(diào)用對應(yīng)Runnable對象的run方法。如果沒有提供Runnable對象，那么就會立即得到一個Thread.run的默認實現(xiàn)。 一個作為線程標識名的String字符串，該標識在跟蹤和調(diào)試過程中會非常有用，除此別無它用。 線程組（ThreadGroup），用來放置新創(chuàng)建的線程，如果提供的ThreadGroup不允許被訪問，那么就會拋出一個SecurityException 。 Thread對象擁有一個守護(daemon)標識屬性，這個屬性無法在構(gòu)造方法中被賦值，但是可以在線程啟動之前設(shè)置該屬性(通過setDaemon方法)。 當(dāng)程序中所有的非守護線程都已經(jīng)終止，調(diào)用setDaemon方法可能會導(dǎo)致虛擬機粗暴的終止線程并退出。 isDaemon方法能夠返回該屬性的值。守護狀態(tài)的作用非常有限，即使是后臺線程在程序退出的時候也經(jīng)常需要做一些清理工作。 （daemon的發(fā)音為”day-mon”,這是系統(tǒng)編程傳統(tǒng)的遺留，系統(tǒng)守護進程是一個持續(xù)運行的進程，比如打印機隊列管理，它總是在系統(tǒng)中運行。）
啟動線程
調(diào)用start方法會觸發(fā)Thread實例以一個新的線程啟動其run方法。新線程不會持有調(diào)用線程的任何同步鎖。
當(dāng)一個線程正常地運行結(jié)束或者拋出某種未檢測的異常（比如，運行時異常(RuntimeException)，錯誤(ERROR) 或者其子類）線程就會終止。
當(dāng)線程終止之后，是不能被重新啟動的。在同一個Thread上調(diào)用多次start方法會拋出InvalidThreadStateException異常。
如果線程已經(jīng)啟動但是還沒有終止，那么調(diào)用isAlive方法就會返回true.即使線程由于某些原因處于阻塞(Blocked)狀態(tài)該方法依然返回true。
如果線程已經(jīng)被取消(cancelled),那么調(diào)用其isAlive在什么時候返回false就因各Java虛擬機的實現(xiàn)而異了。沒有方法可以得知一個處于非活動狀態(tài)的線程是否已經(jīng)被啟動過了。
Java的線程實現(xiàn)基本上都是內(nèi)核級線程的實現(xiàn)，所以Java線程的具體執(zhí)行還取決于操作系統(tǒng)的特性。
Java虛擬機為了實現(xiàn)跨平臺(不同的硬件平臺和各種操作系統(tǒng))的特性，Java語言在線程調(diào)度與調(diào)度公平性上未作出任何的承諾，甚至都不會嚴格保證線程會被執(zhí)行。但是Java線程卻支持優(yōu)先級的方法，這些方法會影響線程的調(diào)度：
每個線程都有一個優(yōu)先級，分布在Thread.MIN_PRIORITY和Thread.MAX_PRIORITY之間（分別為1和10）
默認情況下，新創(chuàng)建的線程都擁有和創(chuàng)建它的線程相同的優(yōu)先級。main方法所關(guān)聯(lián)的初始化線程擁有一個默認的優(yōu)先級，這個優(yōu)先級是Thread.NORM_PRIORITY (5).
線程的當(dāng)前優(yōu)先級可以通過getPriority方法獲得。
線程的優(yōu)先級可以通過setPriority方法來動態(tài)的修改，一個線程的最高優(yōu)先級由其所在的線程組限定。
“Java多線程使用方式和實現(xiàn)原理”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實用文章！
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