Java给多线程编程提供了内置的支持。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

多线程是多任务的一种特别的形式，但多线程使用了更小的资源开销。

这里定义和线程相关的另一个术语—进程：一个进程包括由操作系统分配的内存空间，包含一个或者多个线程。一个线程不能独立的存在，它必须是进程的一部分。一个进程一直运行，直到所有的非守护线程都结束运行后才能结束。

多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用CPU的目的。

一个线程的生命周期

线程是一个动态执行的过程，它也有一个从产生到死亡的过程。

下图显示了一个线程完整的生命周期。

对于进程来说，从运行状态转向就绪状态(时间片用完)。

新建状态：

使用new关键字和Thread类及其子类建立一个线程对象后，该对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序start()这个线程。

就绪状态：

当线程对象调用了start()方法之后，该线程就处于就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中，要等待JVM里线程调度器的调度。

运行状态：

如果就绪状态的线程获取CPU资源，就可以执行run()，此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂，它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态(完成状态)。

阻塞状态：

如果一个线程执行了sleep(睡眠)、suspend(挂起)等方法，失去所占用资源之后，该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或者获得设备资源之后可以重新进入就绪状态。可以分为三种：

等待阻塞：运行状态中的线程执行wait()方法，使线程进入到等待阻塞状态。

同步阻塞：线程在获取synchronized同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。

其他阻塞：通过调用线程的sleep()或者join()发出I/O请求时，线程就会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时，join()等待线程终止或者超时，或者I/O处理完毕，线程重新转入就绪状态。

死亡状态：

一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时，该线程就会切换到终止状态。

线程的优先级

每一个Java线程都有一个优先级，这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。

Java线程的优先级是一个整数，其取值范围是1(Thread.MIN_PRIORITY)-10(Thread.MAX_PRIORITY)。

默认情况下，每一个线程都会分配一个优先级NORM_PRIORITY(5)。

具有较高优先级的线程对程序更重要，并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是，线程优先级不能保证线程执行的顺序，而且非常依赖于平台。

创建一个线程

Java提供了三种创建线程的方法：

通过实现Runnable接口；

通过继承Thread类本身；

通过Callable和Future创建线程。

通过实现Runnable接口来创建线程

创建一个线程，最简单的方法是创建一个实现Runnable接口的类。

为了实现Runnable，一个类只需要执行一个方法调用run()，声明如下：

public void run()

你可以重写该方法，重要的是理解run()可以调用其他方法，使用其他类，并声明变量，就像主线程一样。

在创建一个实现Runnable接口的类之后，你可以在类中实例化一个线程对象。

Thread定义了几个构造方法，下面的这个是我们经常使用的：

Thread(Runnable threadOb,String threadName);

这里，threadOb是一个实现Runnable接口的类的实例，并且threadName指定新线程的名字。

新线程创建之后，你调用它的start()方法它才会运行。

void start();

通过继承Thread来创建线程

创建一个线程的第二种方法是创建一个新的类，该类继承Thread类，然后创建一个该类的实例。

继承类必须重写run()方法，该方法是新线程的入口点。它也必须调用start()方法才能执行。

该方法尽管被列为一种多线程实现方式，但是本质上也是实现了Runnable接口的一个实例。

package pkg2020华南虎;

class ThreadDemo extends Thread {

private Thread t;

private String threadName;

ThreadDemo(String name) {

threadName = name;

System.out.println("Creating " + threadName);

}

public void run() {

System.out.println("Running " + threadName);

try {

for (int i = 4; i > 0; i--) {

System.out.println("Thread: " + threadName + ", " + i);

// 让线程睡眠一会

Thread.sleep(50);

}

} catch (InterruptedException e) {

System.out.println("Thread " + threadName + " interrupted.");

}

System.out.println("Thread " + threadName + " exiting.");

}

public void start() {

System.out.println("Starting " + threadName);

if (t == null) {

t = new Thread(this, threadName);

t.start();

}

}

}

public class TestThread {

public static void main(String args[]) {

ThreadDemo T1 = new ThreadDemo("Thread-1");

T1.start();

ThreadDemo T2 = new ThreadDemo("Thread-2");

T2.start();

}

}

Thread方法

下表列出了Thread类的一些重要方法：

测试线程是否处于活动状态。上述方法是被Thread对象调用的。下面的方法是Thread类的静态方法。

实例

如下的ThreadClassDemo程序演示了Thread类的一些方法：

package pkg2020华南虎;

/**

*

* @author yl

*/

public class DisplayMessage implements Runnable {

private String message;

public DisplayMessage(String message) {

this.message = message;

}

public void run() {

while (true) {

System.out.println(message);

}

}

}

package pkg2020华南虎;

/**

*

* @author yl

*/

public class GuessANumber extends Thread {

private int number;

public GuessANumber(int number) {

this.number = number;

}

public void run() {

int counter = 0;

int guess = 0;

do {

guess = (int) (Math.random() * 100 + 1);

System.out.println(this.getName() + "guess " + guess);

counter++;

} while (guess != number);

System.out.println("** Correct!" + this.getName() + "in" + counter + "guess.***");

}

}

package pkg2020华南虎;

/**

*

* @author yl

*/

public class ThreadClassDemo {

public static void main(String[] args) {

Runnable hello = new DisplayMessage("Hello");

Thread thread1 = new Thread(hello);

thread1.setDaemon(true);

thread1.setName("hello");

System.out.println("Starting hello thread...");

thread1.start();

Runnable bye = new DisplayMessage("Goodbye");

Thread thread2 = new Thread(bye);

thread2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

thread2.setDaemon(true);

System.out.println("Starting goodbye thread...");

thread2.start();

System.out.println("Starting thread3...");

Thread thread3 = new GuessANumber(27);

thread3.start();

try {

thread3.join();

} catch (InterruptedException e) {

System.out.println("Thread interrupted.");

}

System.out.println("Starting thread4...");

Thread thread4 = new GuessANumber(75);

thread4.start();

System.out.println("main() id ending...");

}

}

通过Callable和Future创建线程

创建Callable接口的实现类，并实现call()方法，该call()方法将作为线程执行体，并且有返回值。

创建Callable实现类的实例，使用FutureTask类来包装Callable对象，该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值。

使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。

调用FutrueTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值。

package pkg2020华南虎;

import java.util.concurrent.Callable;

import java.util.concurrent.ExecutionException;

import java.util.concurrent.FutureTask;

public class CallableThreadTest implements Callable {

public static void main(String[] args) {

CallableThreadTest ctt = new CallableThreadTest();

FutureTask ft = new FutureTask<>(ctt);

for (int i = 0; i < 100; i++) {

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的循环变量i的值" + i);

if (i == 20) {

new Thread(ft, "有返回值的线程").start();

}

}

try {

System.out.println("子线程的返回值：" + ft.get());

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

} catch (ExecutionException e) {

e.printStackTrace();

}

}

@Override

public Integer call() throws Exception {

int i = 0;

for (; i < 100; i++) {

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);

}

return i;

}

}

创建线程的三种方式的对比

采用实现Runnable、Callable接口的方式创建多线程时，线程类只是实现了Runnable接口或者Callable接口，还可以继承其他类。

使用继承Thread类的方式创建多线程时，编写简单，如果需要访问当前线程，则无需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this即可获得当前线程。

线程的几个主要概念

线程同步

线程间通信

线程死锁

线程控制：挂起、停止和恢复

多线程的使用

有效利用多线程的关键是理解程序是并发执行而不是串行执行的，例如：程序中有两个子程序需要并发执行，这时候就需要利用多线程编程。

通过对多线程的使用，可以编写出非常高效的程序。不过请注意，如果你创建太多的线程，程序执行的效率实际上是降低了，而不是提升了。

请记住，上下文的切换开销也很重要，如果你创建了太多的线程，CPU花费在上下文的切换的时间将多于执行程序的时间。