Java多线程实现详解

java 并发编程可实现多线程，提高性能和响应性。通过继承创建线程 thread 类或实现 runnable 接口。线程生命周期包括 new、runnable 等状态。互斥锁和等同步机制 synchronized 关键字可以避免数据竞争。通过创建线程池和下载任务，实战案例展示了多线程下载文件的场景。

Java 多线程详解

引言

多线程是 Java 并发编程的基本机制允许应用程序同时执行多项任务，以提高性能和响应能力。本文将详细介绍 Java 多线程的概念、实现方法和实际案例。

线程基础

线程是与其他线程共享内存和资源的轻量级过程。在 Java 中、线程使用 Thread 类表示，它提供了启动、暂停和停止线程的方法。

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 执行线程的任务
    }
}

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创建线程

以两种方式创建线程：

• 继承 Thread 类:可以创建扩展 Thread 并重写类的新类 run() 该方法指定了线程执行的任务。
• 实现 Runnable 接口：可创建实现 Runnable 接口的新类别，它只是一个有 run() 该方法的界面。然后，可以将此类作为参数传递给参数 Thread 构造函数。

// 继承 Thread 类
class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        // 执行线程的任务
    }
}

// 实现 Runnable 接口
class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // 执行线程的任务
    }
}

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线程生命周期

一个线程可以处于以下状态之一：

• NEW：线程已经创建，但尚未启动。
• RUNNABLE：线程正在运行。
• BLOCKED：线程正在等待资源。
• WAITING：线程正在等待某种条件。
• TIMED_WAITING：线程正在等待一定的条件，最多等待指定的时间。
• TERMINATED：线程已完成执行。

线程同步

多线程访问共享资源时，必须同步，以避免数据竞争。Java 提供以下同步机制：

• 互斥锁:每个对象都有自己的内置互斥锁，可以用来保证一次只有一个线程访问对象的共享数据。
• synchronized 关键字：可以 synchronized 将关键字添加到方法或代码块中，以确保只有持有对象锁的线程才能执行代码。

实战案例：多线程下载文件

下面的代码显示了如何从多个线程中使用多个线程 URL 下载文件：

import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class MultiThreadedDownloader {

    public static void main(String[] args) {
        String[] urls = {
            "https://example.com/file1.zip",
            "https://example.com/file2.zip",
            "https://example.com/file3.zip"
        };

        // 创建一个线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

        // 为每个 URL 创建下载任务
        for (String url : urls) {
            executor.submit(new DownloadTask(url));
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }

    static class DownloadTask implements Runnable {

        private String url;

        public DownloadTask(String url) {
            this.url = url;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                // 从 URL 建立连接
                URLConnection connection = new URL(url).openConnection();

                // 设置下载位置
                String fileName = url.substring(url.lastIndexOf('/') + 1);
                File file = new File("downloads/" + fileName);

                // 创建输出流
                FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);

                // 读取输入流并写入输出流
                int read;
                while ((read = connection.getInputStream().read()) != -1) {
                    outputStream.write(read);
                }

                // 关闭流
                outputStream.close();
                connection.getInputStream().close();

                System.out.println("下载文件 " + fileName + " 完成");
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

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