Java多线程培训讲义.docx

Java多线程是Java编程中不可或缺的一部分，它允许在单个程序中同时执行多个任务，提高了程序的效率和响应速度。下面将详细讲解Java多线程的基本概念、创建线程的方式以及线程的生命周期和控制。 **多线程基本概念** 多线程是指在一个程序中存在多个控制流，它们共享同一内存空间，可以并发执行不同的任务。每个线程拥有自己的程序计数器、寄存器和栈，但它们共享堆内存，这意味着线程之间可以直接访问相同的数据。相比进程，线程的创建和销毁开销更小，更适合于需要频繁交互和数据共享的场景。多线程的优势包括： 1. 提高程序的并发性，能够同时处理多个任务，如监听网络端口。 2. 在多处理器系统中，线程可以充分利用硬件资源，提高程序的执行效率。 3. 减轻编写复杂交互程序的难度，简化同步和通信。 **创建线程的方式** 在Java中，有以下两种主要方式创建线程： 1. **继承Thread类**：创建一个新的类，继承自`java.lang.Thread`，并重写`run()`方法。实例化此类的线程对象后，通过调用`start()`方法启动线程。示例代码如下： ```java class MyThread extends Thread { public MyThread(String name) { super(name); } public void run() { // 线程体 } } MyThread thread = new MyThread("MyThread"); thread.start(); ``` 2. **实现Runnable接口**：创建一个类实现`java.lang.Runnable`接口，实现`run()`方法。然后将这个类的实例作为参数传递给Thread类的构造函数，创建Thread对象并启动线程。这种方式可以避免单继承的限制，因为它允许类继续继承其他类。示例代码如下： ```java class MyRunnable implements Runnable { public void run() { // 线程体 } } Thread thread = new Thread(new MyRunnable()); thread.start(); ``` **线程的生命周期及控制** Java线程的生命周期包括新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）和终止（Terminated）七个状态。线程可以通过`start()`方法从新建状态变为就绪状态，然后由JVM调度进入运行状态。`sleep()`, `wait()`, `join()`等方法可以将线程置于阻塞或等待状态，`notify()`和`notifyAll()`用于唤醒等待的线程。线程可以通过`stop()`（已废弃）、`interrupt()`或自然结束`run()`方法来终止。 **线程的调度** Java线程调度分为抢占式调度和合作式调度。默认情况下，Java使用抢占式调度，即线程的执行由JVM决定，优先级高的线程获取CPU资源的概率更大。线程优先级用整数表示，范围是1（最低）到10（最高），`Thread.NORM_PRIORITY`（默认优先级）为5。可以通过`setPriority(int priority)`方法设置线程优先级。 **多线程的互斥与同步** 为了保证数据的一致性和完整性，Java提供了互斥和同步机制。互斥是通过`synchronized`关键字实现的，它可以确保同一时刻只有一个线程访问临界区。同步则包括了`wait()`, `notify()`和`notifyAll()`方法，以及`synchronized`块和`synchronized`方法。这些机制可以帮助线程间协调执行，避免数据竞争问题。 **线程组** 线程组是线程的容器，可以用来管理一组线程，比如设置优先级、检查状态、停止所有线程等。线程组通过`ThreadGroup`类实现，可以嵌套创建，形成树状结构。线程在创建时可以指定其所属的线程组。 总结来说，Java多线程提供了强大的工具和机制来处理并发问题，包括线程的创建、调度、同步和互斥，以及线程组的管理，这使得Java程序能够在多核或多处理器系统中高效地运行，实现复杂的并发应用场景。