Java中的线程与多线程编程

# 1. 简介

## 1.1 什么是线程

线程是指在一个进程内部并行执行的一段程序代码，它是操作系统能够进行运算调度的最小单位。一个进程可以包含多个线程，每个线程可独立执行不同的任务。

在传统的单线程编程模型中，程序的执行顺序是一条一条的按顺序执行，当遇到耗时的操作时，整个程序的执行都会被阻塞。而线程的引入，使得程序能够同时执行多个任务，提高了程序的并发性和响应速度。

## 1.2 为什么需要多线程编程

多线程编程能够充分利用计算机的多核处理器，提高程序的运行效率。同时，它也能够提升用户体验，比如在用户界面中，可以通过多线程来处理耗时的操作，使得界面更加流畅，不会因为某个操作的阻塞而导致整个界面卡顿。

此外，多线程编程还能实现一些特定的功能，比如并发访问共享资源，处理异步任务，提高系统的稳定性等。

总之，多线程编程能够充分发挥计算机的计算能力，提高程序的运行效率和用户体验。

接下来，我们将介绍Java中的线程。

# 2. Java中的线程

在Java中，线程是一种轻量级的子进程，它可以单独执行，也可以与其他线程并行执行。Java中线程的创建、管理和调度都由JVM来完成，开发者只需要使用Java提供的API来完成多线程编程。

#### 2.1 创建线程

在Java中，有两种常见的创建线程的方式：

1. 继承Thread类，并重写run()方法。

   class MyThread extends Thread {
       public void run() {
           System.out.println("This is a thread created by extending Thread class.");
       }
   }
   public class Main {
       public static void main(String[] args) {
           MyThread myThread = new MyThread();
           myThread.start();
       }
   }

2. 实现Runnable接口，并实现run()方法。

   class MyRunnable implements Runnable {
       public void run() {
           System.out.println("This is a thread created by implementing Runnable interface.");
       }
   }
   public class Main {
       public static void main(String[] args) {
           MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
           Thread thread = new Thread(myRunnable);
           thread.start();
       }
   }

#### 2.2 线程的生命周期

在Java中，线程的生命周期包括新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）和终止（Terminated）等状态。线程的状态会随着线程的运行和调度而不断变化。

#### 2.3 线程的状态和优先级

Java中的线程有多个状态，包括新建、就绪、运行、阻塞和死亡等状态。此外，Java中还支持线程优先级的设置，高优先级的线程会获得更多的CPU资源，但并不代表一定会先执行完。通过Thread类的setPriority()和getPriority()方法可以设置和获取线程的优先级。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            System.out.println("This is a thread with default priority: " + Thread.currentThread().getPriority());
        });
        thread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        thread.start();
    }
}

通过以上代码，我们可以设置线程的优先级，并通过getPriority()方法来获取线程的优先级。

以上便是Java中线程的基本知识点，接下来我们将深入探讨Java多线程编程的基本思想。

# 3. Java多线程编程的基本思想

在并发编程中，多线程是一种常见的编程模型。多线程编程的基本思想是将程序分为多个可以同时执行的部分，每个部分称为一个线程。每个线程独立执行自己的任务，互不干扰。

#### 3.1 并行与并发的区别

并行与并发是多线程编程中两个重要的概念。并行指的是多个任务同时进行，即多个线程在同一时刻在不同的处理器上执行。并发指的是多个任务按照交替的方式在同一处理器上执行，通过时间片轮转的方式实现。简单来说，并行是物理上的同时执行，而并发是逻辑上的同时执行。

多线程编程可以实现并发执行，提高程序的执行效率，但并不一定能够实现并行执行。实际上，真正的并行执行需要具备多个物理处理器的支持。

#### 3.2 同步与异步的概念

在多线程编程中，同步和异步是另外两个重要的概念。同步指的是多个线程按照一定的次序执行，一个线程完成后再执行下一个线程。异步指的是多个线程可以同时执行，不需要按照固定的次序。

同步可以保证线程间的数据一致性，但可能会造成线程之间的阻塞。异步可以提高程序的并发性，但需要考虑线程间的竞态条件和数据安全性。

在多线程编程中，选择合适的同步和异步策略对于程序的性能和稳定性至关重要。

以上是Java多线程编程的基本思想的介绍，下面将详细讨论Java中的线程创建、生命周期、状态和优先级等内容。

# 4. 同步与互斥

线程的并发执行可能导致资源竞争的问题，为了确保多线程程序的正确性，需要使用同步与互斥机制。本章将介绍在Java中实现同步与互斥的方式。

### 4.1 synchroni