java程序设计于开发 第七讲 多线程

在Java编程语言中，多线程是核心特性之一，它使得程序可以同时执行多个任务，提高了计算机系统的资源利用率和响应速度。本讲我们将深入探讨Java中的多线程相关知识点。 我们来看“多线程基本概念”。多线程是指在一个程序中存在多个执行流，每个流称为一个线程。在单核CPU系统中，多线程通过时间片轮转实现并发执行，而在多核系统中，多个线程可以真正地并行运行。多线程能提高程序的并发性，尤其在处理I/O密集型或计算密集型任务时，可以充分利用CPU资源。 创建线程主要有两种方式：继承Thread类和实现Runnable接口。继承Thread类时，重写run()方法，然后调用start()启动新线程；实现Runnable接口则需要将run()方法写在实现类中，然后将实现类的实例传入Thread对象的构造器，再启动线程。 线程的生命周期包括新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）和终止（Terminated）五个状态。线程可以通过start()方法从新建状态进入就绪状态，然后由JVM调度进入运行状态。当线程执行完毕或遇到异常时，线程会进入终止状态。 线程的优先级用于决定JVM如何调度线程。Java定义了10个线程优先级，从MIN_PRIORITY（1）到MAX_PRIORITY（10），默认优先级为NORM_PRIORITY（5）。但是，实际的优先级效果依赖于操作系统，而且高优先级并不保证线程的执行顺序，因为线程调度是不确定的。 多线程的互斥与同步是解决线程安全问题的关键。互斥是指同一时间只有一个线程能访问共享资源，这通常通过synchronized关键字来实现。同步则是协调多个线程的执行顺序，防止数据不一致，比如使用wait()、notify()和notifyAll()方法。 守护线程（Daemon）是一种特殊的线程，它的主要作用是为其他线程提供服务。当所有的非守护线程结束时，即使还有守护线程在运行，Java虚拟机也会退出。通常后台服务如垃圾回收器就是守护线程。 线程组（ThreadGroup）是用来管理一组线程的容器，它自身也是线程。线程组可以包含子线程组，形成一个树形结构。线程组提供了线程的统计、监控和保护等功能，例如，可以一次性停止组内所有线程。 在实际编程中，了解这些多线程知识对于编写高效、稳定的并发程序至关重要。例如，我们可以使用ExecutorService和Future来更灵活地管理和控制线程池，利用CountDownLatch、Semaphore等工具类进行同步控制，或者使用CyclicBarrier和Phaser来协调多个线程的协作。 Java中的多线程是复杂而强大的，掌握好这些知识点能够帮助开发者编写出高性能、可扩展的软件系统。在实际工作中，还需要结合具体场景和需求，灵活运用各种并发控制手段，以达到最佳的并发效果。