Java多线程基础入门

随着计算机的迅速发展，软件和应用的复杂性也不断增加，同时用户对于程序的要求也越来越高。为了达到更高的性能和更好的用户体验，多线程编程就显得尤为重要。

一、线程介绍

线程是程序执行的基本单位，一个程序可以包含多个线程。线程可以看成是一个轻量级的进程，它可以在同一个进程中同时运行多个任务，每个任务是按照顺序执行的。通过多线程编程，可以提高程序的并发性和响应速度。

public class MyThread extends Thread {
  public void run() {
    System.out.println("线程执行中");
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    MyThread t = new MyThread();
    t.start();
    System.out.println("主线程执行中");
  }
}

这段代码中，我们创建了一个MyThread类并继承了Thread类。在MyThread类中我们重写了run()方法，这个方法是线程执行的时候会自动调用的方法。在main函数中，我们实例化了一个MyThread类对象并调用了它的start()方法，这个方法会自动启动线程并调用run()方法。

二、线程同步和互斥

当多个线程同时访问同一个数据或资源时，就有可能会引发数据出错甚至程序崩溃，因此需要保证线程安全。为了保证线程安全，我们可以使用线程同步和互斥。

线程同步指的是多个线程按照一定的顺序执行，保证结果正确性。线程互斥指的是同时只有一个线程可以访问临界区，其他线程需要等待。

public class Counter {
  private int count = 0;
  public synchronized void increment() {
    count++;
  }
  public int getCount() {
    return count;
  }
}

public class MyThread extends Thread {
  private Counter counter;
  public MyThread(Counter counter) {
    this.counter = counter;
  }
  public void run() {
    for(int i=0; i<10000; i++) {
      counter.increment();
    }
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Counter counter = new Counter();
    MyThread t1 = new MyThread(counter);
    MyThread t2 = new MyThread(counter);
    t1.start();
    t2.start();
    try {
      t1.join();
      t2.join();
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    System.out.println(counter.getCount());
  }
}

这段代码中，我们创建了一个Counter类来计数。在increment()方法中我们使用了synchronized关键字来实现同步。在main函数中，我们创建了两个线程t1和t2，分别对同一个Counter对象进行计数，并且我们使用了join()函数来保证所有线程都执行完毕后再输出结果。

三、线程池的使用

创建线程的代价很大，因为每一个线程都需要分配独立的内存空间。如果程序中需要大量的线程，那么就会消耗很大的内存资源。此时，我们可以使用线程池来优化程序。

线程池是一组线程，可以执行多个任务。线程池中的线程在执行完一个任务后，不会销毁，而是可以继续执行下一个任务。线程池中的线程数是有限的，因此可以避免创建过多线程而浪费系统资源。

public class MyTask implements Runnable {
  private int taskNum;
  public MyTask(int taskNum) {
    this.taskNum = taskNum;
  }
  public void run() {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行任务 " + taskNum);
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
    for (int i=0; i<10; i++) {
      MyTask myTask = new MyTask(i);
      executorService.execute(myTask);
    }
    executorService.shutdown();
    System.out.println("任务执行完毕");
  }
}

这段代码中，我们创建了一个MyTask类来表示任务。在main函数中，我们创建了一个线程池，并使用newFixedThreadPool()函数来创建一个固定数量为5的线程池。在循环中，我们创建了10个MyTask对象，并使用execute()函数来把这些任务交给线程池来执行。

总结

本文介绍了Java多线程编程的基础，并通过示例代码来说明了线程的创建、线程同步和互斥、线程池等方面的知识点。多线程编程不仅可以提高程序的并发性和响应速度，还可以分担系统负载，优化程序性能。