Java - 線程控制

你好，未來的Java大師！今天，我們將進入Java線程控制的迷人世界。如果你是編程新手，別擔心——我會一步步引導你，就像這些年來我對無數學生所做的那樣。所以，拿起你的虛擬魔杖（鍵盤），讓我們一起創造編程的魔法吧！

什麼是線程？

在我們跳進控制線程之前，讓我們先了解什麼是線程。想像你在一個廚房裡，正在烹飪一頓複雜的餐點。你是主程序，你所做的每一項任務（切菜、攪拌醬汁、查看烤箱）就像是線程。它們都是同一個整體過程（做晚餐）的一部分，但是它們是可以並發執行的獨立任務。

在Java中，線程是一個輕量級的子進程，是最小的處理單位。它是為程序中的特定任務創建一個獨立執行路径的方式。

為什麼要控制線程？

那麼，我們為什麼想要控制這些線程呢？讓我們繼續使用烹飪的比喻。有時候，你需要暫停攪拌醬汁去查看烤肉。或者你可能需要等待水煮沸才能加入義大利麵。同樣地，在編程中，我們經常需要控制不同線程的流程和時序，以確保我們的程序順暢且高效地運行。

控制Java線程的方法

Java提供了多種方法來控制線程。讓我們來看看這些方法的便捷表格：

方法	描述
start()	開始線程，會調用run()方法
run()	包含構成線程任務的代碼
sleep()	使線程暫停一段指定時間
join()	等待線程終止
yield()	使線程暫時停止，讓其他線程執行
interrupt()	中斷線程，使其停止當前操作
isAlive()	檢查線程是否仍在運行

現在，讓我們深入探討每種方法，並提供一些範例！

1. start() 和 run()

這兩個方法一起工作。以下是一個簡單的範例：

public class MyThread extends Thread {
public void run() {
System.out.println("我的線程正在運行！");
}

public static void main(String args[]) {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
}
}

在這個範例中，我們創建了一個新的線程並調用它的start()方法。這會依次調用run()方法，其中包含線程將要執行的實際代碼。

2. sleep()

sleep()方法就像在鬧鐘上按下了暫停鍵。它使線程暫停其執行一段指定時間。以下是如何使用它：

public class SleepyThread extends Thread {
public void run() {
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
System.out.println("線程正在計數：" + i);
try {
Thread.sleep(1000); // 暫停1秒
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("線程被中斷！");
}
}
}

public static void main(String args[]) {
SleepyThread thread = new SleepyThread();
thread.start();
}
}

這個線程會從1數到5，每次計數間隔1秒。就像一個昏昏欲睡的人慢慢數羊！

3. join()

join()方法就像等待你的朋友完成他們的任務後一起去吃午飯。它使當前線程等待直到它所加入的線程完成其執行。以下是一個範例：

public class JoinExample {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("線程 1：" + i);
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

Thread t2 = new Thread(() -> {
try {
t1.join(); // 等待t1完成
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("線程 2：我等完了！");
});

t1.start();
t2.start();
}
}

在這個範例中，線程2會等待線程1完成後才打印其消息。

4. yield()

yield()方法就像在對話中禮貌地表示——線程可以暫停，讓相同優先級的其他線程運行。然而，這只是給調度器的一個提示，可能會被忽略。以下是一個簡單的範例：

public class YieldExample implements Runnable {
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 控制中");
Thread.yield();
}
}

public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(new YieldExample(), "線程 1");
Thread t2 = new Thread(new YieldExample(), "線程 2");
t1.start();
t2.start();
}
}

你可能會看到線程輪流控制，但請記住，這不是 guaranteed！

5. interrupt()

interrupt()方法就像輕輕觸碰某人的肩膀以引起他們的注意。它不會立即停止線程，而是設置一個標誌，線程可以檢查。以下是如何使用它：

public class InterruptExample implements Runnable {
public void run() {
try {
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
System.out.println("線程正在運行...");
Thread.sleep(1000);
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("線程在睡眠中被中斷");
}
System.out.println("線程已經完成。");
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread(new InterruptExample());
thread.start();
Thread.sleep(5000); // 讓線程運行5秒
thread.interrupt();
}
}

在這個範例中，線程會運行，直到它在5秒後被中斷。

6. isAlive()

isAlive()方法就像檢查某人是否仍在他們的辦公桌前。它返回true如果線程仍在運行。以下是一個快速範例：

public class AliveExample extends Thread {
public void run() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("線程正在運行：" + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
AliveExample thread = new AliveExample();
thread.start();

while (thread.isAlive()) {
System.out.println("主線程將等待直到MyThread仍在運行");
Thread.sleep(1500);
}
System.out.println("主線程運行到完成");
}
}

這個範例顯示主線程在等待並檢查我們的自定義線程是否仍然存活。

總結

好了，各位！我們已經穿越了Java線程控制的世界，探索了每一種方法，就像在新的世界中探险一樣。記住，就像學習烹飪一樣，掌握線程控制需要練習。不要害怕在你的代碼中試驗這些方法。

當我們結束這個課程時，我想到一個學生曾經告訴我，她發現理解線程最終「點醒了」她，當她將它們想像成廚房裡的不同廚師，他們一起工作來烹製一頓飯。所以，找到對你有效比喻！

持續編碼，持續學習，最重要的是，玩得開心！誰知道呢？下一個大型多線程應用程序可能就來自你們其中一位。直到下次見，願你的線程運行順暢，代碼無bug！

Credits: Image by storyset