多线程编程：线程基础¶
1. 线程的概念¶
在Java中，线程是程序执行的最小单元。一个进程可以包含多个线程，每个线程可以独立执行不同的任务。多线程编程允许程序同时执行多个任务，从而提高程序的效率和响应性。
1.1 什么是线程？¶
线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一个线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
1.2 线程与进程的区别¶
- 进程：进程是操作系统分配资源的基本单位，每个进程都有独立的内存空间。
- 线程：线程是进程中的一个执行路径，多个线程共享进程的内存空间。
2. 创建线程的方法¶
在Java中，创建线程主要有两种方式： 1. 继承 Thread 类 2. 实现 Runnable 接口
2.1 继承 Thread 类¶
通过继承 Thread 类并重写 run() 方法来创建线程。
// 示例1：继承Thread类
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
// 线程执行的代码
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + i);
}
}
}
public class ThreadExample {
public static void main(String[] args) {
MyThread thread1 = new MyThread();
MyThread thread2 = new MyThread();
// 启动线程
thread1.start();
thread2.start();
}
}
代码解释： - MyThread 类继承了 Thread 类，并重写了 run() 方法。 - start() 方法用于启动线程，线程启动后会执行 run() 方法中的代码。 - Thread.currentThread().getName() 获取当前线程的名称。
2.2 实现 Runnable 接口¶
通过实现 Runnable 接口并实现 run() 方法来创建线程。
// 示例2：实现Runnable接口
class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
// 线程执行的代码
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + i);
}
}
}
public class RunnableExample {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread1 = new Thread(myRunnable);
Thread thread2 = new Thread(myRunnable);
// 启动线程
thread1.start();
thread2.start();
}
}
代码解释： - MyRunnable 类实现了 Runnable 接口，并实现了 run() 方法。 - 创建 Thread 对象时传入 Runnable 实例。 - start() 方法启动线程，线程启动后会执行 run() 方法中的代码。
2.3 使用匿名内部类创建线程¶
可以使用匿名内部类来简化线程的创建。
// 示例3：使用匿名内部类创建线程
public class AnonymousThreadExample {
public static void main(String[] args) {
// 使用匿名内部类创建线程
Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + i);
}
}
});
Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + i);
}
}
});
// 启动线程
thread1.start();
thread2.start();
}
}
代码解释： - 使用匿名内部类直接实现 Runnable 接口，并重写 run() 方法。 - 创建 Thread 对象时传入匿名内部类的实例。 - start() 方法启动线程。
3. 线程的生命周期¶
线程在其生命周期中会经历以下几种状态： 1. 新建（New）：线程对象被创建，但尚未启动。 2. 就绪（Runnable）：线程已经启动，等待CPU调度执行。 3. 运行（Running）：线程正在执行 run() 方法中的代码。 4. 阻塞（Blocked）：线程因为某些原因（如等待资源）暂时停止执行。 5. 终止（Terminated）：线程执行完毕或异常终止。
4. 练习题¶
练习1：创建多个线程¶
编写一个程序，创建三个线程，每个线程打印自己的名称和从1到10的数字。
练习2：使用 Runnable 接口¶
修改练习1的程序，使用 Runnable 接口来创建线程。
练习3：线程同步¶
编写一个程序，创建两个线程，共享一个计数器变量。每个线程对计数器进行1000次加1操作，最终输出计数器的值。观察是否会出现线程安全问题，并尝试使用同步机制解决。
5. 总结¶
- 线程是程序执行的最小单元，多个线程可以并发执行。
- 创建线程的两种主要方式：继承
Thread类和实现Runnable接口。 - 线程的生命周期包括新建、就绪、运行、阻塞和终止状态。
- 多线程编程可以提高程序的效率和响应性，但也需要注意线程安全问题。
通过本章的学习，你应该已经掌握了线程的基本概念和创建方法。接下来，你可以尝试编写一些多线程程序，并逐步深入理解线程同步、线程通信等高级主题。