Java Thread

一、什麼是Java Thread

Java Thread是指Java里的線程。線程是程序執行的一條路線，使得程序可以同時運行多個任務。與進程不同，線程在同一時間內只能有一個被執行，但是CPU可以在多條線程之間快速切換。Java線程是輕量級的，因為它們都是由線程控制器來管理的。

二、Java Thread的創建

Java Thread的創建有兩種方式。第一種是繼承Thread類，第二種是實現Runnable接口。

1、繼承Thread類

    public class MyThread extends Thread{
        public void run(){
            //指定任務內容
        }
    }

創建線程實際上就是創建一個MyThread對象，而這個對象中的run()方法就是要執行的任務內容。調用start()方法後，線程就會被啟動並執行run()方法。

2、實現Runnable接口

    public class MyRunnable implements Runnable{
        public void run(){
            //指定任務內容
        }
    }

創建線程時需要傳入一個Runnable對象。Runnable對象中的run()方法就是要執行的任務內容。和繼承Thread類不同，在實現Runnable接口時，一個對象可以被多個線程共享，從而達到線程共享數據的效果。

三、Java Thread的同步

在多線程執行的過程中，如果多個線程同時對同一個數據進行修改，就會出現數據不一致的問題。為了解決這個問題，就需要對線程進行同步。

1、synchronized關鍵字

synchronized關鍵字用於保護一個臨界區，使得只能有一個線程進入臨界區進行操作，其他線程則需要等待。synchronized關鍵字可以用在方法上或者代碼塊中，用法如下：

1.1、方法上鎖

    public synchronized void doSomething(){
        //需要同步的代碼
    }

1.2、代碼塊中鎖

    public void doSomething(){
        synchronized(this){
            //需要同步的代碼
        }
    }

2、volatile關鍵字

volatile關鍵字用於保證線程中變量的可見性。當一個變量聲明為volatile時，在一個線程中對該變量的修改會馬上被其他線程可見。在Java內存模型中，volatile變量可以被看作是一種比synchronized更輕量級的同步機制。用法如下：

    public volatile boolean flag = true;

四、Java Thread的狀態

Java Thread一共有6種狀態：新建狀態、就緒狀態、運行狀態、阻塞狀態、等待狀態和死亡狀態。

1、新建狀態

線程創建後處於新建（New）狀態。此時線程還沒有被啟動，也還沒有分配到操作系統資源。這時線程已經進入了Java虛擬機的線程等待隊列中。

2、就緒狀態

當線程被啟動後，進入了就緒（Runnable）狀態。此時線程已經被分配到了操作系統資源，但它還沒有取得CPU執行權。這時線程已經進入了Java虛擬機的線程就緒隊列中。

3、運行狀態

當線程獲得了CPU執行權後，就處於運行（Running）狀態。此時線程正在執行任務的代碼。

4、阻塞狀態

當線程調用了sleep()、wait()、join()等方法時，它進入了阻塞（Blocked）狀態。在這種狀態下，線程仍然佔有操作系統分配的資源，但它不會執行任何代碼，處於靜止狀態。只有當sleep()時間到、wait()條件滿足或join()連接結束，阻塞狀態的線程才會重新進入到就緒狀態中。

5、等待狀態

當線程調用了wait()、join()等方法後，並且沒有指定等待時間，線程會進入等待（Waiting）狀態，此狀態下線程會釋放它所佔有的所有資源。線程只有在接收到notify()或notifyAll()消息後，才會重新進入到就緒狀態中。

6、死亡狀態

當線程的run()方法執行結束後，線程進入了死亡（Dead）狀態。這個線程不能再重新啟動，它的所有資源都會被釋放。

五、Java Thread常用方法

Java Thread提供了一些非常常用的方法，我們可以根據需求來靈活運用。

1、start()方法

start()方法是真正啟動一個線程的方法。當調用了start()方法後，線程就會開始執行，執行的內容是run()方法中的內容。

2、join()方法

join()方法使得調用該方法的線程優先執行，而其他線程等到該線程執行完成後再繼續執行。

    public class MyThread extends Thread{
        public void run(){
            System.out.println("線程執行開始");
            try{
                Thread.sleep(5000);
            }catch(Exception e){

            }
            System.out.println("線程執行結束");
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
        try{
            myThread.join();
        }catch(Exception e){

        }
        System.out.println("主線程執行結束");
    }

以上代碼將輸出以下內容：

    線程執行開始
    線程執行結束
    主線程執行結束

3、yield()方法

yield()方法是暫停當前正在執行的線程對象，並執行其他線程。

    public static void main(String[] args){
        new Thread(){
            public void run(){
                System.out.println("線程1開始執行");
                Thread.yield();
                System.out.println("線程1結束執行");
            }
        }.start();

        new Thread(){
            public void run(){
                System.out.println("線程2開始執行");
                System.out.println("線程2結束執行");
            }
        }.start();
    }

以上代碼將輸出以下內容：

    線程1開始執行
    線程2開始執行
    線程2結束執行
    線程1結束執行

4、sleep()方法

sleep()方法使得調用該方法的線程暫停指定的時間，讓其他線程有機會執行。

    public static void main(String[] args){
        new Thread(){
            public void run(){
                System.out.println("線程1開始執行");
                try{
                    Thread.sleep(5000);
                }catch(Exception e){

                }
                System.out.println("線程1結束執行");
            }
        }.start();

        new Thread(){
            public void run(){
                System.out.println("線程2開始執行");
                System.out.println("線程2結束執行");
            }
        }.start();
    }

以上代碼將輸出以下內容：

    線程1開始執行
    線程2開始執行
    線程2結束執行
    線程1結束執行

六、Java Thread的異常處理

線程在執行過程中可能會發生異常，為了保證線程能夠正常運行，需要對線程執行代碼進行異常處理。Java Thread的異常處理通常使用try-catch-finally語句。

    public static void main(String[] args){
        Thread thread = new Thread(){
            public void run(){
                try{
                    //需要執行的代碼
                }catch(Exception e){
                    //異常處理的代碼
                }finally{
                    //釋放資源的代碼
                }
            }
        };
    }

七、Java Thread的線程池

Java ThreadPoolExecutor是Java中線程池的實現。線程池是一種能夠提高程序效率和穩定性的資源管理機制。在使用線程池的時候，一般需要指定線程數量和等待隊列的長度。

    public static void main(String[] args){
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for(int i=0;i<100;i++){
            executorService.execute(new Runnable(){
                public void run(){
                    //執行代碼
                }
            });
        }
        executorService.shutdown();
    }

八、總結

Java Thread是實現多線程的重要機制，在我們的日常開發中有着非常廣泛的應用。本文從Java Thread的創建、同步、狀態、常用方法、異常處理和線程池6個方面詳細講述了Java Thread的知識點，可以幫助讀者更好地掌握Java Thread的使用方法。