多线程——Java多线程的基本概念

1. 多线程基础

1.1 进程与线程

进程是正在运行中的程序，而线程则是进程中的执行单元。形象地说，一个进程就像正在运行中的微信或QQ，而线程则像微信中的聊天、朋友圈、支付等功能。

1.2 多线程的优势

多线程能够让一个进程中的多个任务同时执行，从而提高效率。例如，在一个音乐播放器中，播放音乐和下载音乐可以使用不同的线程，互不干扰。

1.3 多线程的实现方式

在Java中，可以使用Thread类或Runnable接口实现多线程。Thread类提供了更为完整的线程管理功能，而Runnable接口更轻量级，可用于创建简单的线程。

2. 线程状态

线程的生命周期包括以下几种状态：

• 新建： 刚创建尚未启动。
• 就绪： 等待CPU调度。
• 运行： 正在执行任务。
• 阻塞： 因等待资源或其他事件而暂停执行。
• 终止： 任务执行完毕或异常退出。

3. 线程同步

多个线程同时访问共享资源时，可能会出现数据不一致或线程死锁的情况。为了避免这些问题，需要对线程进行同步。

3.1 同步机制

Java提供了多种同步机制，包括：

• 锁： 一个线程获得锁后，其他线程无法访问共享资源。
• 信号量： 限制同时访问共享资源的线程数量。
• CAS（比较并交换）： 原子地更新共享变量。

3.2 死锁和活锁

• 死锁： 多个线程互相等待对方释放资源，导致所有线程都无法继续执行。
• 活锁： 多个线程不断争抢资源，导致没有任何线程能够获取资源。

4. 线程安全

线程安全是指一个线程在多个线程同时访问的情况下，其行为和数据保持一致。为了保证线程安全，需要对共享资源进行同步保护。

5. 实战示例

编写一个多线程程序，打印出1到100的数字。

public class PrintNumbers {

    public static void main(String[] args) {
        Object lock = new Object();
        int count = 1;
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                synchronized (lock) {
                    while (count <= 100) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + count++);
                        try {
                            lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    lock.notifyAll();
                }
            }).start();
        }
    }
}

6. 总结

多线程技术是现代软件开发的重要组成部分。通过合理使用多线程，可以提高程序的效率和响应能力。掌握多线程的基本概念和技术，对于编写高性能、可靠的并发程序至关重要。