Java多线程程序设计入门

在Java语言产生前 传统的程序设计语言的程序同一时刻只能单任务 *** 作 效率非常低 例如程序往往在接收数据输入时发生阻塞 只有等到程序获得数据后才能继续运行 随着Internet的迅猛发展 这种状况越来越不能让人们忍受 如果网络接收数据阻塞 后台程序就处于等待状态而不继续任何 *** 作 而这种阻塞是经常会碰到的 此时CPU资源被白白的闲置起来 如果在后台程序中能够同时处理多个任务 该多好啊！应Internet技术而生的Java语言解决了这个问题 多线程程序是Java语言的一个很重要的特点 在一个Java程序中 我们可以同时并行运行多个相对独立的线程 例如 我们如果创建一个线程来进行数据输入输出 而创建另一个线程在后台进行其它的数据处理 如果输入输出线程在接收数据时阻塞 而处理数据的线程仍然在运行 多线程程序设计大大提高了程序执行效率和处理能力

线程的创建

我们知道Java是面向对象的程序语言 用Java进行程序设计就是设计和使用类 Java为我们提供了线程类Thread来创建线程 创建线程与创建普通的类的对象的 *** 作是一样的 而线程就是Thread类或其子类的实例对象 下面是一个创建启动一个线程的语句 Thread thread =new Thread(); file://声明一个对象实例 即创建一个线程 Thread run(); file://用Thread类中的run()方法启动线程

从这个例子 我们可以通过Thread()构造方法创建一个线程 并启动该线程 事实上 启动线程 也就是启动线程的run()方法 而Thread类中的run()方法没有任何 *** 作语句 所以这个线程没有任何 *** 作 要使线程实现预定功能 必须定义自己的run()方法 Java中通常有两种方式定义run()方法

通过定义一个Thread类的子类 在该子类中重写run()方法 Thread子类的实例对象就是一个线程 显然 该线程有我们自己设计的线程体run()方法 启动线程就启动了子类中重写的run()方法

通过Runnable接口 在该接口中定义run()方法的接口 所谓接口跟类非常类似 主要用来实现特殊功能 如复杂关系的多重继承功能 在此 我们定义一个实现Runnable() 接口的类 在该类中定义自己的run()方法 然后以该类的实例对象为参数调用Thread类的构造方法来创建一个线程

线程被实际创建后处于待命状态 激活（启动）线程就是启动线程的run()方法 这是通过调用线程的start()方法来实现的

下面一个例子实践了如何通过上述两种方法创建线程并启动它们

// 通过Thread类的子类创建的线程

class thread extends Thread {file://自定义线程的run()方法public void run(){ System out println( Thread is running… );} } file://通过Runnable接口创建的另外一个线程 class thread implements Runnable {file://自定义线程的run()方法public void run(){ System out println( Thread is running… );} }file://程序的主类 class Multi_Thread file://声明主类 { plubic static void mail(String args[]) file://声明主方法{ thread threadone=new thread (); file://用Thread类的子类创建线程 Thread threado=new Thread(new thread ()); file://用Runnable接口类的对象创建线程 threadone start(); threado start(); file://strat()方法启动线程}}

运行该程序就可以看出 线程threadone和threado交替占用CPU 处于并行运行状态 可以看出 启动线程的run()方法是通过调用线程的start()方法来实现的(见上例中主类) 调用start()方法启动线程的run()方法不同于一般的调用方法 调用一般方法时 必须等到一般方法执行完毕才能够返回start()方法 而启动线程的run()方法后 start()告诉系统该线程准备就绪可以启动run()方法后 就返回start()方法执行调用start()方法语句下面的语句 这时run()方法可能还在运行 这样 线程的启动和运行并行进行 实现了多任务 *** 作

线程的优先级

对于多线程程序 每个线程的重要程度是不尽相同 如多个线程在等待获得CPU时间时 往往我们需要优先级高的线程优先抢占到CPU时间得以执行 又如多个线程交替执行时 优先级决定了级别高的线程得到CPU的次数多一些且时间多长一些 这样 高优先级的线程处理的任务效率就高一些

Java中线程的优先级从低到高以整数 ~ 表示 共分为 级 设置优先级是通过调用线程对象的setPriority()方法 如上例中 设置优先级的语句为

thread threadone=new thread (); file://用Thread类的子类创建线程

Thread threado=new Thread(new thread ()); file://用Runnable接口类的对象创建线程

threadone setPriority( ); file://设置threadone的优先级

threado setPriority( ); file://设置threado的优先级

threadone start(); threado start(); file://strat()方法启动线程

这样 线程threadone将会优先于线程threado执行 并将占有更多的CPU时间 该例中 优先级设置放在线程启动前 也可以在启动后进行设置 以满足不同的优先级需求

线程的（同步）控制

一个Java程序的多线程之间可以共享数据 当线程以异步方式访问共享数据时 有时候是不安全的或者不和逻辑的 比如 同一时刻一个线程在读取数据 另外一个线程在处理数据 当处理数据的线程没有等到读取数据的线程读取完毕就去处理数据 必然得到错误的处理结果 这和我们前面提到的读取数据和处理数据并行多任务并不矛盾 这儿指的是处理数据的线程不能处理当前还没有读取结束的数据 但是可以处理其它的数据

如果我们采用多线程同步控制机制 等到第一个线程读取完数据 第二个线程才能处理该数据 就会避免错误 可见 线程同步是多线程编程的一个相当重要的技术

在讲线程的同步控制前我们需要交代如下概念

用Java关键字synchonized同步对共享数据 *** 作的方法

在一个对象中 用synchonized声明的方法为同步方法 Java中有一个同步模型 监视器 负责管理线程对对象中的同步方法的访问 它的原理是 赋予该对象唯一一把 钥匙 当多个线程进入对象 只有取得该对象钥匙的线程才可以访问同步方法 其它线程在该对象中等待 直到该线程用wait()方法放弃这把钥匙 其它等待的线程抢占该钥匙 抢占到钥匙的线程后才可得以执行 而没有取得钥匙的线程仍被阻塞在该对象中等待

file://声明同步的一种方式 将方法声明同步

class store {public synchonized void store_in(){ …}public synchonized void store_out()　{ …} } 利用wait() notify()及notifyAll()方法发送消息实现线程间的相互联系

Java程序中多个线程通过消息来实现互动联系的 这几种方法实现了线程间的消息发送 例如定义一个对象的synchonized 方法 同一时刻只能够有一个线程访问该对象中的同步方法 其它线程被阻塞 通常可以用notify()或notifyAll()方法唤醒其它一个或所有线程 而使用wait()方法来使该线程处于阻塞状态 等待其它的线程用notify()唤醒

一个实际的例子就是生产和销售 生产单元将产品生产出来放在仓库中 销售单元则从仓库中提走产品 在这个过程中 销售单元必须在仓库中有产品时才能提货 如果仓库中没有产品 则销售单元必须等待

程序中 假如我们定义一个仓库类store 该类的实例对象就相当于仓库 在store类中定义两个成员方法 store_in() 用来模拟产品制造者往仓库中添加产品 strore_out()方法则用来模拟销售者从仓库中取走产品 然后定义两个线程类 customer类 其中的run()方法通过调用仓库类中的store_out()从仓库中取走产品 模拟销售者 另外一个线程类producer中的run()方法通过调用仓库类中的store_in()方法向仓库添加产品 模拟产品制造者 在主类中创建并启动线程 实现向仓库中添加产品或取走产品

如果仓库类中的store_in() 和store_out()方法不声明同步 这就是个一般的多线程 我们知道 一个程序中的多线程是交替执行的 运行也是无序的 这样 就可能存在这样的问题

仓库中没有产品了 销售者还在不断光顾 而且还不停的在 取 产品 这在现实中是不可思义的 在程序中就表现为负值 如果将仓库类中的stroe_in()和store_out()方法声明同步 如上例所示 就控制了同一时刻只能有一个线程访问仓库对象中的同步方法 即一个生产类线程访问被声明为同步的store_in()方法时 其它线程将不能够访问对象中的store_out()同步方法 当然也不能访问store_in()方法 必须等到该线程调用wait()方法放弃钥匙 其它线程才有机会访问同步方法

lishixinzhi/Article/program/Java/gj/201311/27683

#pragma once

#include <Windowsh>

HANDLE threadHandle;

DWORD WINAPI ThreadProc( LPVOID lpParameter )

{

//该线程做的事情为：求iA+iB的和（如果你有什么代码要你创建的线程运行的话，就将代码添加在这里）

int iA,iB;

iA = 5;

iB = 6;

int iSum = iA+iB;

//终止线程

TerminateThread( threadHandle, 0 );

return 0;

}

int main()

{

//创建线程（创建线程后，线程函数会自动调用）

threadHandle = CreateThread( NULL, //一般为NULL

0, //一般为0

ThreadProc, //线程函数（自动调用）

NULL, //一般为NULL

0, //一般为0

NULL //

);

system( "pause" );

}

主要内容：

进程是资源分配的最小单位，每个进程都有独立的代码和数据空间，一个进程包含 1 到 n 个线程。线程是 CPU 调度的最小单位，每个线程有独立的运行栈和程序计数器，线程切换开销小。

Java 程序总是从主类的 main 方法开始执行，main 方法就是 Java 程序默认的主线程，而在 main 方法中再创建的线程就是其他线程。在 Java 中，每次程序启动至少启动 2 个线程。一个是 main 线程，一个是垃圾收集线程。每次使用 Java 命令启动一个 Java 程序，就相当于启动一个 JVM 实例，而每个 JVM 实例就是在 *** 作系统中启动的一个进程。

多线程可以通过继承或实现接口的方式创建。

Thread 类是 JDK 中定义的用于控制线程对象的类，该类中封装了线程执行体 run() 方法。需要强调的一点是，线程执行先后与创建顺序无关。

通过 Runnable 方式创建线程相比通过继承 Thread 类创建线程的优势是避免了单继承的局限性。若一个 boy 类继承了 person 类，boy 类就无法通过继承 Thread 类的方式来实现多线程。

使用 Runnable 接口创建线程的过程：先是创建对象实例 MyRunnable，然后将对象 My Runnable 作为 Thread 构造方法的入参，来构造出线程。对于 new Thread(Runnable target) 创建的使用同一入参目标对象的线程，可以共享该入参目标对象 MyRunnable 的成员变量和方法，但 run() 方法中的局部变量相互独立，互不干扰。

上面代码是 new 了三个不同的 My Runnable 对象，如果只想使用同一个对象，可以只 new 一个 MyRunnable 对象给三个 new Thread 使用。

实现 Runnable 接口比继承 Thread 类所具有的优势：

线程有新建、可运行、阻塞、等待、定时等待、死亡 6 种状态。一个具有生命的线程，总是处于这 6 种状态之一。 每个线程可以独立于其他线程运行，也可和其他线程协同运行。线程被创建后，调用 start() 方法启动线程，该线程便从新建态进入就绪状态。

NEW 状态（新建状态） 实例化一个线程之后，并且这个线程没有开始执行，这个时候的状态就是 NEW 状态：

RUNNABLE 状态（就绪状态）：

阻塞状态有 3 种：

如果一个线程调用了一个对象的 wait 方法， 那么这个线程就会处于等待状态（waiting 状态）直到另外一个线程调用这个对象的 notify 或者 notifyAll 方法后才会解除这个状态。

run() 里的代码执行完毕后，线程进入终结状态（TERMINATED 状态）。

线程状态有 6 种：新建、可运行、阻塞、等待、定时等待、死亡。

我们看下 join 方法的使用：

运行结果：

我们来看下 yield 方法的使用：

运行结果：

线程与线程之间是无法直接通信的，A 线程无法直接通知 B 线程，Java 中线程之间交换信息是通过共享的内存来实现的，控制共享资源的读写的访问，使得多个线程轮流执行对共享数据的 *** 作，线程之间通信是通过对共享资源上锁或释放锁来实现的。线程排队轮流执行共享资源，这称为线程的同步。

Java 提供了很多同步 *** 作（也就是线程间的通信方式），同步可使用 synchronized 关键字、Object 类的 wait/notifyAll 方法、ReentrantLock 锁、无锁同步 CAS 等方式来实现。

ReentrantLock 是 JDK 内置的一个锁对象，用于线程同步（线程通信），需要用户手动释放锁。

运行结果：

这表明同一时间段只能有 1 个线程执行 work 方法，因为 work 方法里的代码需要获取到锁才能执行，这就实现了多个线程间的通信，线程 0 获取锁，先执行，线程 1 等待，线程 0 释放锁，线程 1 继续执行。

synchronized 是一种语法级别的同步方式，称为内置锁。该锁会在代码执行完毕后由 JVM 释放。

输出结果跟 ReentrantLock 一样。

Java 中的 Object 类默认是所有类的父类，该类拥有 wait、 notify、notifyAll 方法，其他对象会自动继承 Object 类，可调用 Object 类的这些方法实现线程间的通信。

除了可以通过锁的方式来实现通信，还可通过无锁的方式来实现，无锁同 CAS（Compare-and-Swap，比较和交换）的实现，需要有 3 个 *** 作数：内存地址 V，旧的预期值 A，即将要更新的目标值 B，当且仅当内存地址 V 的值与预期值 A 相等时，将内存地址 V 的值修改为目标值 B，否则就什么都不做。

我们通过计算器的案例来演示无锁同步 CAS 的实现方式，非线程安全的计数方式如下：

线程安全的计数方式如下：

运行结果：

线程安全累加的结果才是正确的，非线程安全会出现少计算值的情况。JDK 15 开始，并发包里提供了原子 *** 作的类，AtomicBoolean 用原子方式更新的 boolean 值，AtomicInteger 用原子方式更新 int 值，AtomicLong 用原子方式更新 long 值。 AtomicInteger 和 AtomicLong 还提供了用原子方式将当前值自增 1 或自减 1 的方法，在多线程程序中，诸如 ++i 或 i++ 等运算不具有原子性，是不安全的线程 *** 作之一。 通常我们使用 synchronized 将该 *** 作变成一个原子 *** 作，但 JVM 为此种 *** 作提供了原子 *** 作的同步类 Atomic，使用 AtomicInteger 做自增运算的性能是 ReentantLock 的好几倍。

上面我们都是使用底层的方式实现线程间的通信的，但在实际的开发中，我们应该尽量远离底层结构，使用封装好的 API，例如 JUC 包（javautilconcurrent，又称并发包）下的工具类 CountDownLath、CyclicBarrier、Semaphore，来实现线程通信，协调线程执行。

CountDownLatch 能够实现线程之间的等待，CountDownLatch 用于某一个线程等待若干个其他线程执行完任务之后，它才开始执行。

CountDownLatch 类只提供了一个构造器：

CountDownLatch 类中常用的 3 个方法：

运行结果：

CyclicBarrier 字面意思循环栅栏，通过它可以让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。当所有等待线程都被释放以后，CyclicBarrier 可以被重复使用，所以有循环之意。

相比 CountDownLatch，CyclicBarrier 可以被循环使用，而且如果遇到线程中断等情况时，可以利用 reset() 方法，重置计数器，CyclicBarrier 会比 CountDownLatch 更加灵活。

CyclicBarrier 提供 2 个构造器：

上面的方法中，参数 parties 指让多少个线程或者任务等待至 barrier 状态；参数 barrierAction 为当这些线程都达到 barrier 状态时会执行的内容。

CyclicBarrier 中最重要的方法 await 方法，它有 2 个重载版本。下面方法用来挂起当前线程，直至所有线程都到达 barrier 状态再同时执行后续任务。

而下面的方法则是让这些线程等待至一定的时间，如果还有线程没有到达 barrier 状态就直接让到达 barrier 的线程执行任务。

运行结果：

CyclicBarrier 用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行，CountDownLatch 是不能重用的，而 CyclicBarrier 可以重用。

Semaphore 类是一个计数信号量，它可以设定一个阈值，多个线程竞争获取许可信号，执行完任务后归还，超过阈值后，线程申请许可信号时将会被阻塞。Semaphore 可以用来 构建对象池，资源池，比如数据库连接池。

假如在服务器上运行着若干个客户端请求的线程。这些线程需要连接到同一数据库，但任一时刻只能获得一定数目的数据库连接。要怎样才能够有效地将这些固定数目的数据库连接分配给大量的线程呢？

给方法加同步锁，保证同一时刻只能有一个线程去调用此方法，其他所有线程排队等待，但若有 10 个数据库连接，也只有一个能被使用，效率太低。另外一种方法，使用信号量，让信号量许可与数据库可用连接数为相同数量，10 个数据库连接都能被使用，大大提高性能。

上面三个工具类是 JUC 包的核心类，JUC 包的全景图就比较复杂了：

JUC 包（javautilconcurrent）中的高层类（Lock、同步器、阻塞队列、Executor、并发容器）依赖基础类（AQS、非阻塞数据结构、原子变量类），而基础类是通过 CAS 和 volatile 来实现的。我们尽量使用顶层的类，避免使用基础类 CAS 和 volatile 来协调线程的执行。JUC 包其他的内容，在其他的篇章会有相应的讲解。

Future 是一种异步执行的设计模式，类似 ajax 异步请求，不需要同步等待返回结果，可继续执行代码。使 Runnable（无返回值不支持上报异常）或 Callable（有返回值支持上报异常）均可开启线程执行任务。但是如果需要异步获取线程的返回结果，就需要通过 Future 来实现了。

Future 是位于 javautilconcurrent 包下的一个接口，Future 接口封装了取消任务，获取任务结果的方法。

在 Java 中，一般是通过继承 Thread 类或者实现 Runnable 接口来创建多线程， Runnable 接口不能返回结果，JDK 15 之后，Java 提供了 Callable 接口来封装子任务，Callable 接口可以获取返回结果。我们使用线程池提交 Callable 接口任务，将返回 Future 接口添加进 ArrayList 数组，最后遍历 FutureList，实现异步获取返回值。

运行结果：

上面就是异步线程执行的调用过程，实际开发中用得更多的是使用现成的异步框架来实现异步编程，如 RxJava，有兴趣的可以继续去了解，通常异步框架都是结合远程 >

以上就是关于Java多线程程序设计入门全部的内容，包括:Java多线程程序设计入门、编写一个多线程程序（C++)，急呀，各位请帮忙。简单的就好了。、并发编程解惑之线程等相关内容解答，如果想了解更多相关内容，可以关注我们，你们的支持是我们更新的动力！