Java多線程基礎入門

隨著計算機的迅速發展，軟體和應用的複雜性也不斷增加，同時用戶對於程序的要求也越來越高。為了達到更高的性能和更好的用戶體驗，多線程編程就顯得尤為重要。

一、線程介紹

線程是程序執行的基本單位，一個程序可以包含多個線程。線程可以看成是一個輕量級的進程，它可以在同一個進程中同時運行多個任務，每個任務是按照順序執行的。通過多線程編程，可以提高程序的並發性和響應速度。

public class MyThread extends Thread {
  public void run() {
    System.out.println("線程執行中");
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    MyThread t = new MyThread();
    t.start();
    System.out.println("主線程執行中");
  }
}

這段代碼中，我們創建了一個MyThread類並繼承了Thread類。在MyThread類中我們重寫了run()方法，這個方法是線程執行的時候會自動調用的方法。在main函數中，我們實例化了一個MyThread類對象並調用了它的start()方法，這個方法會自動啟動線程並調用run()方法。

二、線程同步和互斥

當多個線程同時訪問同一個數據或資源時，就有可能會引發數據出錯甚至程序崩潰，因此需要保證線程安全。為了保證線程安全，我們可以使用線程同步和互斥。

線程同步指的是多個線程按照一定的順序執行，保證結果正確性。線程互斥指的是同時只有一個線程可以訪問臨界區，其他線程需要等待。

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());
  }
}

這段代碼中，我們創建了一個Counter類來計數。在increment()方法中我們使用了synchronized關鍵字來實現同步。在main函數中，我們創建了兩個線程t1和t2，分別對同一個Counter對象進行計數，並且我們使用了join()函數來保證所有線程都執行完畢後再輸出結果。

三、線程池的使用

創建線程的代價很大，因為每一個線程都需要分配獨立的內存空間。如果程序中需要大量的線程，那麼就會消耗很大的內存資源。此時，我們可以使用線程池來優化程序。

線程池是一組線程，可以執行多個任務。線程池中的線程在執行完一個任務後，不會銷毀，而是可以繼續執行下一個任務。線程池中的線程數是有限的，因此可以避免創建過多線程而浪費系統資源。

public class MyTask implements Runnable {
  private int taskNum;
  public MyTask(int taskNum) {
    this.taskNum = taskNum;
  }
  public void run() {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 執行任務 " + 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("任務執行完畢");
  }
}

這段代碼中，我們創建了一個MyTask類來表示任務。在main函數中，我們創建了一個線程池，並使用newFixedThreadPool()函數來創建一個固定數量為5的線程池。在循環中，我們創建了10個MyTask對象，並使用execute()函數來把這些任務交給線程池來執行。

總結

本文介紹了Java多線程編程的基礎，並通過示例代碼來說明了線程的創建、線程同步和互斥、線程池等方面的知識點。多線程編程不僅可以提高程序的並發性和響應速度，還可以分擔系統負載，優化程序性能。