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Java多執行緒的用法詳解

作者：Eve Cole 更新時間：2024-11-18 19:30:01

1.創建線程

在Java中建立執行緒有兩種方法：使用Thread類別和使用Runnable介面。使用Runnable介面時需要建立一個Thread實例。因此，無論是透過Thread類別或Runnable介面建立線程，都必須建立Thread類別或它的子類別的實例。 Thread建構子：

  • public Thread( );
  • public Thread(Runnable target);
  • public Thread(String name);
  • public Thread(Runnable target, String name);
  • public Thread(ThreadGroup group, Runnable target);
  • public Thread(ThreadGroup group, String name);
  • public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name);
  • public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name, long stackSize);

方法一：繼承Thread類別覆寫run方法

複製代碼代碼如下:

public class ThreadDemo1 {
public static void main(String[] args){
Demo d = new Demo();
d.start();
for(int i=0;i<60;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
}

}
}
class Demo extends Thread{
public void run(){
for(int i=0;i<60;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
}
}
}


方法二：
複製代碼代碼如下:

public class ThreadDemo2 {
public static void main(String[] args){
Demo2 d =new Demo2();
Thread t = new Thread(d);
t.start();
for(int x=0;x<60;x++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+x);
}
}
}
class Demo2 implements Runnable{
public void run(){
for(int x=0;x<60;x++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+x);
}
}
}

2.線程的生命週期

與人有生老病死一樣，線程也同樣要經歷開始（等待）、運行、掛起和停止四種不同的狀態。這四種狀態都可以透過Thread類別中的方法進行控制。下面給出了Thread類別中和這四種狀態相關的方法。

  • // 開始執行緒
  • publicvoid start( );
  • publicvoid run( );
  • // 掛起和喚醒線程
  • publicvoid resume( ); // 不建議使用
  • publicvoid suspend( ); // 不建議使用
  • publicstaticvoid sleep(long millis);
  • publicstaticvoid sleep(long millis, int nanos);
  • // 終止執行緒
  • publicvoid stop( ); // 不建議使用
  • publicvoid interrupt( );
  • // 得到執行緒狀態
  • publicboolean isAlive( );
  • publicboolean isInterrupted( );
  • publicstaticboolean interrupted( );
  • // join方法
  • publicvoid join( ) throws InterruptedException;

執行緒在建立後不會馬上執行run方法中的程式碼，而是處於等待狀態。當執行緒處於等待狀態時，可以透過Thread類別的方法來設定執行緒不各種屬性，如執行緒的優先權（setPriority）、執行緒名(setName)和執行緒的類型（setDaemon）等。

當呼叫start方法後，執行緒開始執行run方法中的程式碼。執行緒進入運行狀態。可以透過Thread類別的isAlive方法來判斷執行緒是否處於運行狀態。當執行緒處於運行狀態時，isAlive傳回true，當isAlive回傳false時，可能執行緒處於等待狀態，也可能處於停止狀態。下面的程式碼示範了執行緒的建立、運行和停止三個狀態之間的切換，並輸出了對應的isAlive回傳值。

一但執行緒開始執行run方法，就會一直到這個run方法執行完成這個執行緒才退出。但在執行緒執行的過程中，可以透過兩個方法使執行緒暫時停止執行。這兩個方法是suspend和sleep。使用suspend掛起執行緒後，可以透過resume方法喚醒執行緒。而使用sleep讓執行緒休眠後，只能在設定的時間後讓執行緒處於就緒狀態（在執行緒休眠結束後，執行緒不一定會馬上執行，只是進入了就緒狀態，等待系統進行調度）。

在使用sleep方法時有兩點需要注意：

1. sleep方法有兩個重載形式，其中一個重載形式不僅可以設毫秒，而且還可以設奈秒(1,000,000奈秒等於1毫秒)。但大多數作業系統平台上的Java虛擬機都無法精確到奈秒，因此，如果對sleep設定了奈秒，Java虛擬機將取最接近這個值的毫秒。

2. 使用sleep方法時必須使用throws或try{...}catch{...}。因為run方法無法使用throws，所以只能用try{...}catch{...}。當在執行緒休眠的過程中，使用interrupt方法中斷執行緒時sleep會拋出一個InterruptedException例外。 sleep方法的定義如下：

  1. public static void sleep( long millis) throws InterruptedException
  2. public static void sleep( long millis, int nanos) throws InterruptedException

有三種方法可以使終止執行緒。

1. 使用退出標誌，使執行緒正常退出，也就是run方法完成後執行緒終止。

2. 使用stop方法強行終止執行緒（這個方法不建議使用，因為stop和suspend、resume一樣，也可能發生不可預料的結果）。

3. 使用interrupt方法中斷執行緒。

1. 使用退出標誌終止線程

當run方法執行完後，執行緒就會退出。但有時run方法是永遠不會結束的。如在服務端程式中使用執行緒進行監聽客戶端請求，或是其他的需要循環處理的任務。在這種情況下，一般是將這些任務放在一個循環中，如while循環。如果想要讓迴圈永遠運作下去，可以使用while(true){...}來處理。但要使while循環在某一特定條件下退出，最直接的方法就是設一個boolean類型的標誌，並透過設定這個標誌為true或false來控制while循環是否退出。下面給了一個利用退出標誌終止執行緒的範例。

join方法的功能就是讓非同步執行的執行緒變成同步執行。也就是說，當呼叫執行緒實例的start方法後，這個方法會立即傳回，如果在呼叫start方法後後需要使用這個執行緒計算得到的值，就必須使用join方法。如果不使用join方法，就無法保證當執行到start方法後面的某條語句時，這個執行緒一定會執行完。而使用join方法後，直到這個執行緒退出，程式才會往下執行。下面的程式碼示範了join的用法。

3.多線程安全性問題

問題原因：當多條語句在操作同一個執行緒共享資料時，一個執行緒對多條語句只執行了一部分，還沒執行完，另一個執行緒參與進來執行，導致共享資料的錯誤。

解決方法：對多條操作共享資料的語句，只能讓一個執行緒都執行完，在執行過程中，其他執行緒不執行。

同步程式碼區塊：

複製代碼代碼如下:

public class ThreadDemo3 {
public static void main(String[] args){
Ticket t =new Ticket();
Thread t1 = new Thread(t,"視窗一");
Thread t2 = new Thread(t,"視窗二");
Thread t3 = new Thread(t,"窗口三");
Thread t4 = new Thread(t,"窗口四");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
class Ticket implements Runnable{
private int ticket =400;
public void run(){
while(true){
synchronized (new Object()) {
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
if(ticket<=0)
break;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---賣出"+ticket--);
}

}
}
}


同步函數
複製代碼代碼如下:

public class ThreadDemo3 {
public static void main(String[] args){
Ticket t =new Ticket();
Thread t1 = new Thread(t,"視窗一");
Thread t2 = new Thread(t,"視窗二");
Thread t3 = new Thread(t,"窗口三");
Thread t4 = new Thread(t,"窗口四");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
class Ticket implements Runnable{
private int ticket = 4000;
public synchronized void saleTicket(){
if(ticket>0)
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"賣出了"+ticket--);

}
public void run(){
while(true){
saleTicket();
}
}
}


同步函數鎖是this 靜態同步函數鎖是class

線程間的通信

複製代碼代碼如下:

public class ThreadDemo3 {
public static void main(String[] args){
class Person{
public String name;
private String gender;
public void set(String name,String gender){
this.name =name;
this.gender =gender;
}
public void get(){
System.out.println(this.name+"...."+this.gender);
}
}
final Person p =new Person();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
int x=0;
while(true){
if(x==0){
p.set("張三", "男");
}else{
p.set("lili", "nv");
}

x=(x+1)%2;
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
while(true){
p.get();
}
}
}).start();
}

}
/*
張三....男張三....男
lili....nv
lili....男張三....nv
lili....男
*/


修改上面程式碼
複製代碼代碼如下:

public class ThreadDemo3 {
public static void main(String[] args){
class Person{
public String name;
private String gender;
public void set(String name,String gender){
this.name =name;
this.gender =gender;
}
public void get(){
System.out.println(this.name+"...."+this.gender);
}
}
final Person p =new Person();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
int x=0;
while(true){
synchronized (p) {
if(x==0){
p.set("張三", "男");
}else{
p.set("lili", "nv");
}
x=(x+1)%2;
}

}
}
}).start();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
while(true){
synchronized (p) {
p.get();
}
}
}
}).start();
}

}
/*
lili....nv
lili....nv
lili....nv
lili....nv
lili....nv
lili....nv
張三....男張三....男張三....男張三....男
*/


等待喚醒機制
複製代碼代碼如下:

/*
*執行緒等待喚醒機制
*等待和喚醒必須是同一把鎖
*/
public class ThreadDemo3 {
private static boolean flags =false;
public static void main(String[] args){
class Person{
public String name;
private String gender;
public void set(String name,String gender){
this.name =name;
this.gender =gender;
}
public void get(){
System.out.println(this.name+"...."+this.gender);
}
}
final Person p =new Person();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
int x=0;
while(true){
synchronized (p) {
if(flags)
try {
p.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
};
if(x==0){
p.set("張三", "男");
}else{
p.set("lili", "nv");
}
x=(x+1)%2;
flags =true;
p.notifyAll();
}

}
}
}).start();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
while(true){
synchronized (p) {
if(!flags)
try {
p.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
};
p.get();
flags =false;
p.notifyAll();
}
}
}
}).start();
}

}


生產消費機制一
複製代碼代碼如下:

public class ThreadDemo4 {
private static boolean flags =false;
public static void main(String[] args){
class Goods{
private String name;
private int num;
public synchronized void produce(String name){
if(flags)
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
this.name =name+"編號："+num++;
System.out.println("生產了...."+this.name);
flags =true;
notifyAll();
}
public synchronized void consume(){
if(!flags)
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("消費了******"+name);
flags =false;
notifyAll();
}

}
final Goods g =new Goods();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
while(true){

g.produce("商品");

}
}
}).start();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
while(true){

g.consume();

}
}
}).start();
}

}


生產消費機制2
複製代碼代碼如下:

public class ThreadDemo4 {
private static boolean flags =false;
public static void main(String[] args){
class Goods{
private String name;
private int num;
public synchronized void produce(String name){
while(flags)
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
this.name =name+"編號："+num++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"生產了...."+this.name);
flags =true;
notifyAll();
}
public synchronized void consume(){
while(!flags)
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"消費了******"+name);
flags =false;
notifyAll();
}

}
final Goods g =new Goods();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
while(true){

g.produce("商品");

}
}
},"生產者一號").start();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
while(true){

g.produce("商品");

}
}
},"生產者二號").start();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
while(true){

g.consume();

}
}
},"消費者一號").start();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
while(true){

g.consume();

}
}
},"消費者二號").start();
}

}
/*
消費者二號消費了******商品編號：48049
生產者一號生產了....商品編號：48050
消費者一號消費了******商品編號：48050
生產者一號生產了....商品編號：48051
消費者二號消費了******商品編號：48051
生產者二號生產了....商品編號：48052
消費者二號消費了******商品編號：48052
生產者一號生產了....商品編號：48053
消費者一號消費了******商品編號：48053
生產者一號生產了....商品編號：48054
消費者二號消費了******商品編號：48054
生產者二號生產了....商品編號：48055
消費者二號消費了******商品編號：48055
*/


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