Java 多執行緒編程
Java給了多執行緒程式設計內建的支援。一個多執行緒程式包含兩個或多個能並發運行的部分。程式的每一部分都稱作一個線程，並且每個線程定義了一個獨立的執行路徑。
多執行緒是多任務的一種特別的形式，但多執行緒使用了更小的資源開銷。
這裡定義和執行緒相關的另一個術語 - 行程：一個行程包括由作業系統分配的記憶體空間，包含一個或多個執行緒。一個執行緒不能獨立的存在，它必須是行程的一部分。一個行程一直運行，直到所有的非守候執行緒都結束運行後才能結束。
多執行緒能滿足程式設計師編寫高效率的程式來達到充分利用CPU的目的。
一個執行緒的生命週
執行緒經過其生命週期的各個階段。下圖顯示了一個線程完整的生命週期。
新狀態:
#使用new 關鍵字與 Thread 類別或其子類別建立一個執行緒物件後，該執行緒物件就處於新建狀態。它保持這個狀態直到程式 start() 這個線程。
就緒狀態:
當執行緒物件呼叫了start()方法之後，該執行緒就進入就緒狀態。就緒狀態的執行緒處於就緒佇列中，要等待JVM裡執行緒調度器的調度。
運行狀態:
如果就緒狀態的執行緒取得CPU 資源，就可以執行run()，此時執行緒便處於運作狀態。處於運作狀態的執行緒最為複雜，它可以變成阻塞狀態、就緒狀態和死亡狀態。
阻塞狀態:
如果一個執行緒執行了sleep（睡眠）、suspend（掛起）等方法，失去所佔用資源之後，該執行緒就從運行狀態進入阻塞狀態。在睡眠時間已到或獲得設備資源後可以重新進入就緒狀態。
死亡狀態:
一個運行狀態的執行緒完成任務或其他終止條件發生時，執行緒就切換到終止狀態。
執行緒的優先權
每一個Java執行緒都有一個優先權，這有助於作業系統決定執行緒的排程順序。
Java執行緒的優先權是一個整數，其取值範圍是1 （Thread.MIN_PRIORITY ） - 10 （Thread.MAX_PRIORITY ）。
預設情況下，每個執行緒都會指派一個優先權NORM_PRIORITY（5）。
具有較高優先權的執行緒對程式更重要，並且應該在低優先權的執行緒之前分配處理器資源。但是，執行緒優先權不能保證執行緒執行的順序，而且非常依賴平台。
建立一個執行緒
Java提供了兩種建立執行緒方法：
#透過實作Runable介面；
#透過繼承Thread類別本身。
透過實作Runnable介面來建立線程
建立一個線程，最簡單的方法是建立一個實作Runnable介面的類別。
為了實作Runnable，一個類別只需要執行一個方法呼叫run()，宣告如下：
public void run()
你可以重寫該方法，重要的是理解的run()可以呼叫其他方法，使用其他類，並聲明變量，就像主線程一樣。
在建立一個實作Runnable介面的類別之後，你可以在類別中實例化一個執行緒物件。
Thread定義了幾個建構方法，下面的這個是我們常用的：
Thread(Runnable threadOb,String threadName);
這裡，threadOb 是實作Runnable 介面的類別的實例，並且threadName指定新執行緒的名字。
新執行緒建立之後，你呼叫它的start()方法它才會運作。
void start();
實例
下面是一個建立執行緒並開始讓它執行的實例：
// 创建一个新的线程
class NewThread implements Runnable {
Thread t;
NewThread() {
// 创建第二个新线程
t = new Thread(this, "Demo Thread");
System.out.println("Child thread: " + t);
t.start(); // 开始线程
}
// 第二个线程入口
public void run() {
try {
for(int i = 5; i > 0; i--) {
System.out.println("Child Thread: " + i);
// 暂停线程
Thread.sleep(50);
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Child interrupted.");
}
System.out.println("Exiting child thread.");
}
}
public class ThreadDemo {
public static void main(String args[]) {
new NewThread(); // 创建一个新线程
try {
for(int i = 5; i > 0; i--) {
System.out.println("Main Thread: " + i);
Thread.sleep(100);
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Main thread interrupted.");
}
System.out.println("Main thread exiting.");
}
}編譯以上程式執行結果如下：
Child thread: Thread[Demo Thread,5,main] Main Thread: 5 Child Thread: 5 Child Thread: 4 Main Thread: 4 Child Thread: 3 Child Thread: 2 Main Thread: 3 Child Thread: 1 Exiting child thread. Main Thread: 2 Main Thread: 1 Main thread exiting.
#透過繼承Thread來建立執行緒
建立一個執行緒的第二種方法是建立一個新的類，該類別繼承Thread類，然後建立一個該類別的實例。
繼承類別必須重寫run()方法，該方法是新執行緒的入口點。它也必須呼叫start()方法才能執行。
實例
// 通过继承 Thread 创建线程
class NewThread extends Thread {
NewThread() {
// 创建第二个新线程
super("Demo Thread");
System.out.println("Child thread: " + this);
start(); // 开始线程
}
// 第二个线程入口
public void run() {
try {
for(int i = 5; i > 0; i--) {
System.out.println("Child Thread: " + i);
// 让线程休眠一会
Thread.sleep(50);
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Child interrupted.");
}
System.out.println("Exiting child thread.");
}
}
public class ExtendThread {
public static void main(String args[]) {
new NewThread(); // 创建一个新线程
try {
for(int i = 5; i > 0; i--) {
System.out.println("Main Thread: " + i);
Thread.sleep(100);
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Main thread interrupted.");
}
System.out.println("Main thread exiting.");
}
}編譯以上程式執行結果如下：
Child thread: Thread[Demo Thread,5,main] Main Thread: 5 Child Thread: 5 Child Thread: 4 Main Thread: 4 Child Thread: 3 Child Thread: 2 Main Thread: 3 Child Thread: 1 Exiting child thread. Main Thread: 2 Main Thread: 1 Main thread exiting.
Thread 方法
下表列出了Thread類別的一些重要方法：
| 序號 | 方法說明 |
|---|---|
| public void start()#
使該執行緒開始執行； Java 虛擬機器呼叫該執行緒的 run 方法。 | |
| public void run()#
如果該執行緒是使用獨立的 Runnable 來執行物件建構的，則呼叫該 Runnable 物件的 run 方法；否則，該方法不執行任何操作並傳回。 | |
| public final void setName(String name)
改變線程名稱，使其與參數 name 相同。 | |
| public final void setPriority(int priority)
更改執行緒的優先權。 | |
| public final void setDaemon(boolean on)#
將該線程標記為守護線程或使用者線程。 | |
| public final void join(long millisec)#
等待該執行緒終止的時間最長為 millis 毫秒。 | |
| public void interrupt()
中斷線程。 | |
| public final boolean isAlive()
測試線程是否處於活動狀態。 |
| 序號 | # 說明 |
|---|---|
| public static void yield()
暫停目前正在執行的線程對象，並執行其他線程。 | |
| public static void sleep(long millisec)#
在指定的毫秒數內讓目前正在執行的執行緒休眠（暫停執行），此操作受到系統計時器和調度程序精度和準確性的影響。 | |
| public static boolean holdsLock(Object x)#
當且僅噹噹前執行緒在指定的物件上保持監視器鎖定時，才傳回 true。 | |
| public static Thread currentThread()#
傳回對目前正在執行的線程物件的參考。 | |
| public static void dumpStack()
將目前執行緒的堆疊追蹤列印至標準錯誤流。 |
// 文件名 : DisplayMessage.java
// 通过实现 Runnable 接口创建线程
public class DisplayMessage implements Runnable
{
private String message;
public DisplayMessage(String message)
{
this.message = message;
}
public void run()
{
while(true)
{
System.out.println(message);
}
}
}// 文件名 : GuessANumber.java
// 通过继承 Thread 类创建线程
public class GuessANumber extends Thread
{
private int number;
public GuessANumber(int number)
{
this.number = number;
}
public void run()
{
int counter = 0;
int guess = 0;
do
{
guess = (int) (Math.random() * 100 + 1);
System.out.println(this.getName()
+ " guesses " + guess);
counter++;
}while(guess != number);
System.out.println("** Correct! " + this.getName()
+ " in " + counter + " guesses.**");
}
}// 文件名 : ThreadClassDemo.java
public class ThreadClassDemo
{
public static void main(String [] args)
{
Runnable hello = new DisplayMessage("Hello");
Thread thread1 = new Thread(hello);
thread1.setDaemon(true);
thread1.setName("hello");
System.out.println("Starting hello thread...");
thread1.start();
Runnable bye = new DisplayMessage("Goodbye");
Thread thread2 = new Thread(bye);
thread2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
thread2.setDaemon(true);
System.out.println("Starting goodbye thread...");
thread2.start();
System.out.println("Starting thread3...");
Thread thread3 = new GuessANumber(27);
thread3.start();
try
{
thread3.join();
}catch(InterruptedException e)
{
System.out.println("Thread interrupted.");
}
System.out.println("Starting thread4...");
Thread thread4 = new GuessANumber(75);
thread4.start();
System.out.println("main() is ending...");
}
}執行結果如下，每一次執行的結果都不一樣。 Starting hello thread... Starting goodbye thread... Hello Hello Hello Hello Hello Hello Hello Hello Hello Thread-2 guesses 27 Hello ** Correct! Thread-2 in 102 guesses.** Hello Starting thread4... Hello Hello ..........remaining result produced.執行緒的幾個主要概念:在多執行緒程式設計時，你需要了解以下幾個概念：
- 執行緒同步
- 執行緒間通訊
- #執行緒死鎖
- 執行緒控制：掛起、停止和復原
多執行緒的使用#有效利用多執行緒的關鍵是理解程式是並發執行而不是串列執行的。例如：程式中有兩個子系統需要並發執行，這時候就需要利用多執行緒程式設計。 透過對多執行緒的使用，可以寫出非常有效率的程式。不過請注意，如果你創建太多的線程，程式執行的效率實際上是降低了，而不是提升了。 請記住，上下文的切換開銷也很重要，如果你創建了太多的線程，CPU花費在上下文的切換的時間將多於執行程式的時間！
