深入理解 Java 多线程

作者：高端章鱼哥

2024-03-21
福建
本文字数：1882 字
阅读完需：约 6 分钟

Java 线程

线程使程序能够通过同时执行多个任务而更有效地运行。

线程可用于在不中断主程序的情况下在后台执行复杂的任务。

创建线程

有两种创建线程的方式。

扩展 Thread 类

可以通过扩展 Thread 类并覆盖其 run()方法来创建线程：

public class MyThread extends Thread {  public void run() {    System.out.println("This code is running in a thread");  }}

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实现 Runnable 接口

另一种创建线程的方式是实现 Runnable 接口：

public class MyRunnable implements Runnable {  public void run() {    System.out.println("This code is running in a thread");  }}

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运行线程

扩展 Thread 类

如果类扩展 Thread 类，则可以通过创建类的实例并调用其 start()方法来运行线程：

public class Main {  public static void main(String[] args) {    MyThread myThread = new MyThread();    myThread.start();    System.out.println("This code is outside of the thread");  }}

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实现 Runnable 接口

如果类实现了 Runnable 接口，则可以通过将类的实例传递给 Thread 对象的构造函数，然后调用线程的 start()方法来运行线程：

public class Main {  public static void main(String[] args) {    MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();    Thread thread = new Thread(myRunnable);    thread.start();    System.out.println("This code is outside of the thread");  }}

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区分“扩展”和“实现”线程

主要区别在于，当一个类扩展 Thread 类时，无法扩展任何其他类，但通过实现 Runnable 接口，可以扩展另一个类，例如：

class MyClass extends OtherClass implements Runnable

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并发问题

因为线程与程序的其他部分同时运行，所以无法知道代码将按照什么顺序运行。当线程和主程序同时读取和写入相同的变量时，值是不可预测的。由此导致的问题称为并发问题。

示例

一个变量 amount 值不可预测的代码示例：

public class Main extends Thread {  public static int amount = 0;
  public static void main(String[] args) {    Main thread = new Main();    thread.start();    System.out.println(amount);    amount++;    System.out.println(amount);  }
  public void run() {    amount++;  }}

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为避免并发问题，最好尽可能少地在线程之间共享属性。如果需要共享属性，一种可能的解决方案是在使用线程可以更改的任何属性之前，使用线程的 isAlive()方法检查线程是否已完成运行。

示例

使用 isAlive()防止并发问题：

public class Main extends Thread {  public static int amount = 0;
  public static void main(String[] args) {    Main thread = new Main();    thread.start();    // 等待线程完成    while (thread.isAlive()) {      System.out.println("Waiting...");    }    // 更新amount并打印其值    System.out.println("Main program: " + amount);    amount++;    System.out.println("Main program: " + amount);  }
  public void run() {    amount++;  }}

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线程池

线程池是一种管理线程的资源。它允许您创建并维护一组可重用的线程。使用线程池可以提高应用程序的性能和效率。

线程安全

线程安全是指多个线程可以访问和修改数据而不导致数据损坏。使数据线程安全的一种方法是使用同步。同步是一种机制，它允许线程一次一个地访问共享数据。

常见的线程安全问题

竞态条件：当多个线程同时访问共享数据并尝试对其进行更改时，就会发生竞态条件。这可能导致数据损坏。
原子性：原子操作是指不可分割的操作。当多个线程尝试同时执行原子操作时，可能会导致数据损坏。
可见性：当一个线程对共享数据进行更改时，其他线程必须能够看到这些更改。

避免线程安全问题

使用同步
使用不可变对象
使用原子操作

技术前沿拓展

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