Java Thread类详解

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课程名：Java

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学习：Java Thread类详解

Java Thread类详解

Java中的Thread类是一个核心类，它提供了多线程编程的基本功能。本文将详细解释Thread类及其常用方法，并通过代码示例进行演示。

1. Thread类简介

Thread类是Java中实现多线程的基类，它继承自Object类。每个线程都有一个对应的Thread对象，通过调用该对象的start()方法来启动线程，调用stop()方法来停止线程。

2. 创建线程的方法

2.1 继承Thread类

要创建一个线程，可以通过继承Thread类并重写其run()方法来实现。然后创建该子类的实例，并调用其start()方法启动线程。

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行的任务
        System.out.println("MyThread is running");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start(); // 启动线程
    }
}
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2.2 实现Runnable接口

另一种创建线程的方式是通过实现Runnable接口并重写其run()方法。然后将实现了Runnable接口的类的实例作为参数传递给Thread类的构造函数，最后调用Thread对象的start()方法启动线程。

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行的任务
        System.out.println("MyRunnable is running");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(myRunnable);
        thread.start(); // 启动线程
    }
}
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3. 线程的生命周期

线程的生命周期包括以下五种状态：

1. 新建（New）：线程对象被创建后，还没有调用start()方法。
2. 就绪（Runnable）：线程对象调用了start()方法，但是还没有获得CPU时间片。
3. 运行（Running）：线程获得了CPU时间片，正在执行run()方法。
4. 阻塞（Blocked）：线程在等待锁的释放或者调用了sleep()、wait()等方法。
5. 死亡（Terminated）：线程执行完了run()方法或者因为异常而终止。

可以通过Thread类的getState()方法获取线程的状态。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        System.out.println("Thread state: " + myThread.getState()); // 输出：Thread state: NEW
        myThread.start();
        System.out.println("Thread state: " + myThread.getState()); // 输出：Thread state: RUNNABLE
    }
}
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4. 线程同步与通信

线程同步与通信是多线程编程中的重要概念。Java提供了多种方式来实现线程之间的同步与通信，如synchronized关键字、ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch等。

4.1 synchronized关键字

synchronized关键字可以用于修饰方法或者代码块，确保同一时刻只有一个线程能够访问被修饰的资源。

class Counter {
    private int count = 0;

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

    public synchronized void decrement() {
        count--;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}
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4.2 ReentrantLock

ReentrantLock是一个可重入的互斥锁，相比于synchronized关键字，它提供了更多的灵活性。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class Counter {
    private int count = 0;
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void decrement() {
        lock.lock();
        try {
            count--;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public int getCount() {
        lock.lock();
        try {
            return count;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
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4.3 Semaphore

Semaphore是一个计数信号量，可以用来控制同时访问特定资源的线程数量。

import java.util.concurrent.Semaphore;

class Counter {
    private int count = 0;
    private Semaphore semaphore = new Semaphore(1);

    public void increment() throws InterruptedException {
        semaphore.acquire();
        try {
            count++;
        } finally {
            semaphore.release();
        }
    }

    public void decrement() throws InterruptedException {
        semaphore.acquire();
        try {
            count--;
        } finally {
            semaphore.release();
        }
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
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4.4 CountDownLatch

CountDownLatch是一个同步工具类，允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int numThreads = 3;
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(numThreads);
        for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
            new Thread(new Worker(latch)).start();
        }
        latch.await(); // 主线程等待其他线程完成任务
        System.out.println("All threads finished");
    }
}

class Worker implements Runnable {
    private CountDownLatch latch;

    public Worker(CountDownLatch latch) {
        this.latch = latch;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is working");
            Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000)); // 模拟耗时操作
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finished");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            latch.countDown(); // 完成任务后，计数器减一
        }
    }
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5. 总结

本文详细介绍了Java中Thread类的用法和常见方法，包括创建线程、线程的生命周期、线程同步与通信等。希望对您学习Java多线程编程有所帮助。