Java线程的基础实例解析

什么是Java线程？

Java线程是Java程序并发执行时最基本的执行单元。Java线程可以独立完成一定的任务，也可以与其他线程协作完成更复杂的任务。

Java线程的使用可以提升程序的性能，尤其适用于多核处理器系统。Java线程也是Java并发编程的重要部分，掌握Java线程编程技巧对于Java开发是非常重要的。

创建Java线程的方式

Java线程的创建有两种方式：继承Thread类和实现Runnable接口。两种方式是等效的，但是优先选择实现Runnable接口，因为Java只支持单继承。

继承Thread类

public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 线程具体执行的逻辑
    }
}

实现Runnable接口

public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // 线程具体执行的逻辑
    }
}

// 创建线程并启动
Thread myThread = new Thread(new MyRunnable());
myThread.start();

Java线程的状态

Java线程在执行过程中，会有不同的状态，称为线程状态。Java线程的状态由Thread类的实例变量state来表示，Thread类提供了一系列方法来获取和设置线程状态。

Java线程的常见状态有：

• NEW：初始状态，线程被创建，但未开始执行。
• RUNNABLE：运行状态，JVM正在运行或等待CPU来执行它。
• BLOCKED：阻塞状态，线程正在等待监视器锁，以进入同步块或方法。
• WAITING：等待状态，线程正在等待其他线程执行特定操作。
• TIMED_WAITING：计时等待状态，线程正在等待一个具有超时时间的操作。
• TERMINATED：终止状态，线程已完成执行。

Java线程的同步

线程同步是多个线程协同工作的重要机制，它可以保证线程执行的有序性和正确性。

Java提供了以下同步机制：

• 互斥锁：使用synchronized关键字来获得互斥锁，保证同一时刻只有一个线程进入代码块或方法。
• 线程通信：使用wait/notify机制来实现线程间的通信和协作。
• 原子操作：Java提供了一系列原子操作类和方法，用于对多线程访问的变量进行原子操作。

示例1：使用synchronized关键字来保证线程安全

public class Counter {
    private int count;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized void decrement() {
        count--;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}

// 创建两个线程对计数器进行操作
Counter counter = new Counter();
Thread incThread = new Thread(() -> {
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        counter.increment();
    }
});

Thread decThread = new Thread(() -> {
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        counter.decrement();
    }
});

incThread.start();
decThread.start();
incThread.join();
decThread.join();

System.out.println(counter.getCount()); // 输出0

示例2：使用wait/notify机制实现线程间的协作

public class Message {
    private String msg;
    private boolean empty = true;

    public synchronized String read() {
        while (empty) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {}
        }
        empty = true;
        notifyAll();
        return msg;
    }

    public synchronized void write(String msg) {
        while (!empty) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {}
        }
        empty = false;
        this.msg = msg;
        notifyAll();
    }
}

// 创建两个线程实现生产者和消费者模型
Message message = new Message();

Thread sender = new Thread(() -> {
    String[] messages = {"message1", "message2", "message3"};
    for (String message : messages) {
        message.write(message);
    }
});

Thread receiver = new Thread(() -> {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        System.out.println(message.read());
    }
});

sender.start();
receiver.start();
sender.join();
receiver.join();

总结

本文介绍了Java线程的基础知识，包括线程的创建、状态和同步。同时，通过两个示例演示了线程同步的实现。在Java开发中，掌握Java线程编程技巧对于提升程序性能和实现复杂的业务逻辑是非常重要的。