使用Java中的Runnable和Thread實現多線程

一、多線程的基本概念

在單線程中，只有一個任務被執行，如果有其他任務需要執行，則只能等待當前任務執行完成。但在多線程中，多個任務可以同時被執行，提高了程序的執行效率和並發性。

在Java中，實現多線程的方式主要有兩種：繼承Thread類和實現Runnable介面。

二、使用Thread類實現多線程

使用Thread類實現多線程的方法是繼承Thread類，並重寫它的run()方法。run()方法中放置需要並發執行的代碼。然後調用Thread類的start()方法來啟動線程。

public class MyThread extends Thread {
   public void run() {
      System.out.println("MyThread running");
   }
}

public class Main {
   public static void main(String[] args) {
      MyThread t = new MyThread();
      t.start();
   }
}

三、使用Runnable介面實現多線程

使用Runnable介面實現多線程的方法是創建一個類實現Runnable介面，然後重寫其run()方法。運行線程時創建一個Thread對象並傳遞Runnable實例作為Thread類的構造函數參數。接下來調用Thread類對象的start()方法啟動線程。

public class MyRunnable implements Runnable {
   public void run() {
      System.out.println("MyRunnable running");
   }
}

public class Main {
   public static void main(String[] args) {
      Thread t = new Thread(new MyRunnable());
      t.start();
   }
}

四、線程的生命周期

線程的生命周期有五個狀態：新建、就緒、運行、阻塞和死亡。

新建狀態是指線程創建後，但未調用start()方法。就緒狀態是指線程可以被執行，但未被調度執行。運行狀態是指線程在執行中。阻塞狀態是指線程因等待某些操作執行完成而暫時停止。死亡狀態是指線程執行完畢或被中斷後的狀態。

五、線程間的同步

多線程程序在訪問共享數據時，會出現數據不一致的情況。為了避免這種情況的出現，需要使用同步機制。

在Java中，可以使用synchronized關鍵字實現同步。synchronized關鍵字可以保證線程對共享數據的互斥訪問，即同一時間只有一個線程能夠訪問共享數據。

public class Counter {
   private int counter = 0;

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

   public synchronized int getCounter() {
      return counter;
   }
}

public class Main {
   public static void main(String[] args) {
      Counter c = new Counter();

      Thread t1 = new Thread(() -> {
         for (int i = 0; i  {
         for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            c.increment();
         }
      });

      t1.start();
      t2.start();

      try {
         t1.join();
         t2.join();
      } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
      }

      System.out.println(c.getCounter());
   }
}

六、線程池的使用

線程池可以重複利用已創建的線程，避免了線程的頻繁創建和銷毀，有利於提高程序的性能和運行效率。在Java中，可以使用ThreadPoolExecutor類來創建線程池。

public class Main {
   public static void main(String[] args) {
      ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);

      for (int i = 0; i  {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");
         });
      }

      executor.shutdown();
      while (!executor.isTerminated()) {}

      System.out.println("All tasks completed");
   }
}

七、總結

本文介紹了Java中使用Runnable和Thread實現多線程的方法，並闡述了線程的生命周期、線程間的同步以及線程池的使用。在多線程編程中，需要注意安全性和效率，通過使用適當的同步機制和線程池等技術，可以有效地提高程序的運行效率。