Java多線(xiàn)程從基礎(chǔ)到高級(jí)應(yīng)用示例小結(jié)

更新時(shí)間：2026年01月21日 15:33:03 作者：星河耀銀海

本章介紹了Java多線(xiàn)程編程的基礎(chǔ)知識(shí),包括線(xiàn)程的創(chuàng)建與管理、線(xiàn)程同步、線(xiàn)程通信和線(xiàn)程池,重點(diǎn)內(nèi)容包括線(xiàn)程的三種創(chuàng)建方式,通過(guò)本章的學(xué)習(xí),讀者掌握了Java多線(xiàn)程編程的基本技能,感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

Java多線(xiàn)程：從基礎(chǔ)到高級(jí)應(yīng)用

11.1 多線(xiàn)程概述

11.1.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)與重點(diǎn)提示

學(xué)習(xí)目標(biāo)：理解多線(xiàn)程的基本概念，掌握線(xiàn)程的創(chuàng)建與管理方法，了解線(xiàn)程同步與通信的實(shí)現(xiàn)方式，掌握線(xiàn)程池的使用方法。
重點(diǎn)：線(xiàn)程的創(chuàng)建方式（繼承Thread類(lèi)、實(shí)現(xiàn)Runnable接口、使用Callable和Future）、線(xiàn)程同步（synchronized、Lock）、線(xiàn)程通信（wait/notify、await/signal）、線(xiàn)程池（Executor、ThreadPoolExecutor）。

11.1.2 多線(xiàn)程的基本概念

進(jìn)程：一個(gè)正在運(yùn)行的程序，包含代碼、數(shù)據(jù)和資源。
線(xiàn)程：進(jìn)程內(nèi)部的一個(gè)執(zhí)行單元，共享進(jìn)程的資源。
多線(xiàn)程：一個(gè)進(jìn)程包含多個(gè)線(xiàn)程，同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。

多線(xiàn)程的優(yōu)勢(shì)：

提高程序的執(zhí)行效率。
充分利用CPU資源。
提高程序的響應(yīng)速度。

多線(xiàn)程的劣勢(shì)：

增加了程序的復(fù)雜度。
容易出現(xiàn)線(xiàn)程安全問(wèn)題。

11.2 線(xiàn)程的創(chuàng)建與管理

Java中創(chuàng)建線(xiàn)程的方式有三種：繼承Thread類(lèi)、實(shí)現(xiàn)Runnable接口、使用Callable和Future。

11.2.1 繼承Thread類(lèi)

定義：繼承Thread類(lèi)，重寫(xiě)run()方法，創(chuàng)建Thread子類(lèi)的對(duì)象，調(diào)用start()方法啟動(dòng)線(xiàn)程。
示例：

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
        }
    }
}
public class TestThread {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread1 = new MyThread();
        MyThread thread2 = new MyThread();
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

輸出結(jié)果：

Thread-0: 0
Thread-0: 1
Thread-1: 0
Thread-1: 1
Thread-0: 2
Thread-0: 3
Thread-1: 2
Thread-0: 4
Thread-1: 3
Thread-0: 5
Thread-0: 6
Thread-1: 4
Thread-0: 7
Thread-1: 5
Thread-0: 8
Thread-0: 9
Thread-1: 6
Thread-1: 7
Thread-1: 8
Thread-1: 9

? 結(jié)論：繼承Thread類(lèi)的方式簡(jiǎn)單，但Java不支持多繼承，因此這種方式有局限性。

11.2.2 實(shí)現(xiàn)Runnable接口

定義：實(shí)現(xiàn)Runnable接口，重寫(xiě)run()方法，創(chuàng)建Runnable接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)的對(duì)象，將該對(duì)象作為參數(shù)傳遞給Thread類(lèi)的構(gòu)造方法，調(diào)用start()方法啟動(dòng)線(xiàn)程。
示例：

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
        }
    }
}
public class TestRunnable {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable runnable = new MyRunnable();
        Thread thread1 = new Thread(runnable);
        Thread thread2 = new Thread(runnable);
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

輸出結(jié)果：

Thread-0: 0
Thread-0: 1
Thread-1: 0
Thread-1: 1
Thread-0: 2
Thread-0: 3
Thread-1: 2
Thread-0: 4
Thread-1: 3
Thread-0: 5
Thread-0: 6
Thread-1: 4
Thread-0: 7
Thread-1: 5
Thread-0: 8
Thread-0: 9
Thread-1: 6
Thread-1: 7
Thread-1: 8
Thread-1: 9

? 結(jié)論：實(shí)現(xiàn)Runnable接口的方式避免了Java不支持多繼承的限制，但無(wú)法返回線(xiàn)程執(zhí)行結(jié)果。

11.2.3 使用Callable和Future

定義：實(shí)現(xiàn)Callable接口，重寫(xiě)call()方法，創(chuàng)建Callable接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)的對(duì)象，將該對(duì)象作為參數(shù)傳遞給FutureTask類(lèi)的構(gòu)造方法，將FutureTask類(lèi)的對(duì)象作為參數(shù)傳遞給Thread類(lèi)的構(gòu)造方法，調(diào)用start()方法啟動(dòng)線(xiàn)程，通過(guò)FutureTask類(lèi)的get()方法獲取線(xiàn)程執(zhí)行結(jié)果。
示例：

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
class MyCallable implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
}
public class TestCallable {
    public static void main(String[] args) {
        MyCallable callable = new MyCallable();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();
        try {
            int result = futureTask.get();
            System.out.println("1到100的和：" + result);
        } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

輸出結(jié)果：

1到100的和：5050

? 結(jié)論：使用Callable和Future的方式可以返回線(xiàn)程執(zhí)行結(jié)果，但需要使用FutureTask類(lèi)。

11.3 線(xiàn)程同步

線(xiàn)程同步是指多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)訪問(wèn)共享資源時(shí)，保證資源的一致性和正確性。

11.3.1 synchronized關(guān)鍵字

定義：synchronized關(guān)鍵字用于實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程同步，分為同步方法和同步塊。
示例：

class Count {
    private int count = 0;
    public synchronized void increment() {
        count++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + count);
    }
}
class MyThread extends Thread {
    private Count count;
    public MyThread(Count count) {
        this.count = count;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            count.increment();
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
public class TestSynchronized {
    public static void main(String[] args) {
        Count count = new Count();
        MyThread thread1 = new MyThread(count);
        MyThread thread2 = new MyThread(count);
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

輸出結(jié)果：

Thread-0: 1
Thread-1: 2
Thread-0: 3
Thread-1: 4
Thread-0: 5
Thread-1: 6
Thread-0: 7
Thread-1: 8
Thread-0: 9
Thread-1: 10
Thread-0: 11
Thread-1: 12
Thread-0: 13
Thread-1: 14
Thread-0: 15
Thread-1: 16
Thread-0: 17
Thread-1: 18
Thread-0: 19
Thread-1: 20

? 結(jié)論：synchronized關(guān)鍵字可以保證線(xiàn)程同步，但性能較低。

11.3.2 Lock接口

定義：Lock接口用于實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程同步，提供了更靈活的同步方式，如可重入鎖、讀寫(xiě)鎖等。
示例：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
class Count {
    private int count = 0;
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + count);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}
class MyThread extends Thread {
    private Count count;
    public MyThread(Count count) {
        this.count = count;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            count.increment();
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        Count count = new Count();
        MyThread thread1 = new MyThread(count);
        MyThread thread2 = new MyThread(count);
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

輸出結(jié)果：

Thread-0: 1
Thread-1: 2
Thread-0: 3
Thread-1: 4
Thread-0: 5
Thread-1: 6
Thread-0: 7
Thread-1: 8
Thread-0: 9
Thread-1: 10
Thread-0: 11
Thread-1: 12
Thread-0: 13
Thread-1: 14
Thread-0: 15
Thread-1: 16
Thread-0: 17
Thread-1: 18
Thread-0: 19
Thread-1: 20

? 結(jié)論：Lock接口可以提供更靈活的同步方式，但需要手動(dòng)釋放鎖。

11.4 線(xiàn)程通信

線(xiàn)程通信是指多個(gè)線(xiàn)程之間的協(xié)作，如生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型。

11.4.1 wait/notify方法

定義：wait/notify方法用于實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程通信，wait()方法使線(xiàn)程進(jìn)入等待狀態(tài)，notify()方法喚醒等待的線(xiàn)程。
示例：

class Warehouse {
    private int count = 0;
    private final int MAX_COUNT = 10;
    public synchronized void produce() throws InterruptedException {
        while (count == MAX_COUNT) {
            wait();
        }
        count++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 生產(chǎn)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：" + count);
        notifyAll();
    }
    public synchronized void consume() throws InterruptedException {
        while (count == 0) {
            wait();
        }
        count--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 消費(fèi)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：" + count);
        notifyAll();
    }
}
class Producer extends Thread {
    private Warehouse warehouse;
    public Producer(Warehouse warehouse) {
        this.warehouse = warehouse;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                warehouse.produce();
                Thread.sleep(100);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
class Consumer extends Thread {
    private Warehouse warehouse;
    public Consumer(Warehouse warehouse) {
        this.warehouse = warehouse;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                warehouse.consume();
                Thread.sleep(100);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
public class TestWaitNotify {
    public static void main(String[] args) {
        Warehouse warehouse = new Warehouse();
        Producer producer1 = new Producer(warehouse);
        Producer producer2 = new Producer(warehouse);
        Consumer consumer1 = new Consumer(warehouse);
        Consumer consumer2 = new Consumer(warehouse);
        producer1.start();
        producer2.start();
        consumer1.start();
        consumer2.start();
    }
}

輸出結(jié)果：

Thread-0: 生產(chǎn)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：1
Thread-1: 生產(chǎn)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：2
Thread-2: 消費(fèi)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：1
Thread-3: 消費(fèi)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：0
Thread-0: 生產(chǎn)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：1
Thread-1: 生產(chǎn)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：2
Thread-2: 消費(fèi)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：1
Thread-3: 消費(fèi)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：0
...

? 結(jié)論：wait/notify方法可以實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程通信，但需要在同步塊中使用。

11.4.2 await/signal方法

定義：await/signal方法用于實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程通信，await()方法使線(xiàn)程進(jìn)入等待狀態(tài)，signal()方法喚醒等待的線(xiàn)程。
示例：

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
class Warehouse {
    private int count = 0;
    private final int MAX_COUNT = 10;
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition = lock.newCondition();
    public void produce() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count == MAX_COUNT) {
                condition.await();
            }
            count++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 生產(chǎn)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：" + count);
            condition.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    public void consume() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count == 0) {
                condition.await();
            }
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 消費(fèi)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：" + count);
            condition.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}
class Producer extends Thread {
    private Warehouse warehouse;
    public Producer(Warehouse warehouse) {
        this.warehouse = warehouse;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                warehouse.produce();
                Thread.sleep(100);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
class Consumer extends Thread {
    private Warehouse warehouse;
    public Consumer(Warehouse warehouse) {
        this.warehouse = warehouse;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                warehouse.consume();
                Thread.sleep(100);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
public class TestAwaitSignal {
    public static void main(String[] args) {
        Warehouse warehouse = new Warehouse();
        Producer producer1 = new Producer(warehouse);
        Producer producer2 = new Producer(warehouse);
        Consumer consumer1 = new Consumer(warehouse);
        Consumer consumer2 = new Consumer(warehouse);
        producer1.start();
        producer2.start();
        consumer1.start();
        consumer2.start();
    }
}

輸出結(jié)果：

Thread-0: 生產(chǎn)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：1
Thread-1: 生產(chǎn)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：2
Thread-2: 消費(fèi)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：1
Thread-3: 消費(fèi)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：0
Thread-0: 生產(chǎn)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：1
Thread-1: 生產(chǎn)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：2
Thread-2: 消費(fèi)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：1
Thread-3: 消費(fèi)了一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)量：0
...

? 結(jié)論：await/signal方法可以提供更靈活的線(xiàn)程通信方式，但需要使用Lock接口。

11.5 線(xiàn)程池

線(xiàn)程池是一種管理線(xiàn)程的方式，用于減少線(xiàn)程的創(chuàng)建和銷(xiāo)毀開(kāi)銷(xiāo)。

11.5.1 Executor框架

定義：Executor框架是Java提供的線(xiàn)程池管理框架，包括Executor、ExecutorService、ThreadPoolExecutor等類(lèi)。
示例：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
class MyRunnable implements Runnable {
    private int taskId;
    public MyRunnable(int taskId) {
        this.taskId = taskId;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 執(zhí)行任務(wù)" + taskId);
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 任務(wù)" + taskId + "完成");
    }
}
public class TestExecutor {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建線(xiàn)程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
        // 提交任務(wù)
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.submit(new MyRunnable(i));
        }
        // 關(guān)閉線(xiàn)程池
        executorService.shutdown();
    }
}

輸出結(jié)果：

pool-1-thread-1: 執(zhí)行任務(wù)0
pool-1-thread-2: 執(zhí)行任務(wù)1
pool-1-thread-3: 執(zhí)行任務(wù)2
pool-1-thread-1: 任務(wù)0完成
pool-1-thread-1: 執(zhí)行任務(wù)3
pool-1-thread-2: 任務(wù)1完成
pool-1-thread-2: 執(zhí)行任務(wù)4
pool-1-thread-3: 任務(wù)2完成
pool-1-thread-3: 執(zhí)行任務(wù)5
pool-1-thread-1: 任務(wù)3完成
pool-1-thread-1: 執(zhí)行任務(wù)6
pool-1-thread-2: 任務(wù)4完成
pool-1-thread-2: 執(zhí)行任務(wù)7
pool-1-thread-3: 任務(wù)5完成
pool-1-thread-3: 執(zhí)行任務(wù)8
pool-1-thread-1: 任務(wù)6完成
pool-1-thread-1: 執(zhí)行任務(wù)9
pool-1-thread-2: 任務(wù)7完成
pool-1-thread-3: 任務(wù)8完成
pool-1-thread-1: 任務(wù)9完成

? 結(jié)論：Executor框架可以方便地管理線(xiàn)程池，但需要根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的線(xiàn)程池類(lèi)型。

總結(jié)

本章我們學(xué)習(xí)了Java的多線(xiàn)程，包括線(xiàn)程的創(chuàng)建與管理、線(xiàn)程同步、線(xiàn)程通信、線(xiàn)程池等內(nèi)容。其中，線(xiàn)程的創(chuàng)建方式（繼承Thread類(lèi)、實(shí)現(xiàn)Runnable接口、使用Callable和Future）、線(xiàn)程同步（synchronized、Lock）、線(xiàn)程通信（wait/notify、await/signal）、線(xiàn)程池（Executor、ThreadPoolExecutor）是本章的重點(diǎn)內(nèi)容。從下一章開(kāi)始，我們將學(xué)習(xí)Java的網(wǎng)絡(luò)編程、數(shù)據(jù)庫(kù)編程等內(nèi)容。

到此這篇關(guān)于Java多線(xiàn)程從基礎(chǔ)到高級(jí)應(yīng)用示例小結(jié)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java多線(xiàn)程應(yīng)用內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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