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Java 多線程程式設計完整指南：從基礎 Timer 到 Thread 進階應用

編輯：Java 相關知識

Java 平台自誕生之初即被設計為多線程環境。當主程式執行時，垃圾回收、事件處理等系統級任務已在背景悄然運作，這些本質上都是線程。多線程讓開發者能定義相互獨立、互不干擾的任務，系統透過 CPU 時間片輪換，讓這些任務看似同時執行。

核心類別與介面概覽

Java 提供四大核心工具支援多線程開發：

java.util.Timer：適合簡單的週期性任務排程
javax.swing.Timer：專為 Swing GUI 更新設計，執行於事件派發線程
Thread 類別：提供底層線程控制能力
Runnable 介面：支援任務與線程分離，突破單一繼承限制

Timer 排程：輕量級週期任務

java.util.Timer 適合「每 500 毫秒執行一次」這類簡單需求。任務邏輯封裝於 TimerTask 的 run() 方法中：

import java.util.*;

public class Hi {
    public static void main(String[] args) throws java.io.IOException {
        TimerTask task = new TimerTask() {
            public void run() {
                System.out.println("Hi");
            }
        };
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(task, 0, 500); // 立即啟動，每 500ms 執行一次
        System.out.println("Press ENTER to stop");
        System.in.read(new byte[10]);
        timer.cancel();
    }
}

關鍵點：JVM 只要有非守護線程存活就不會退出。timer.cancel() 終止排程線程後，程式才會結束。

Swing Timer：GUI 安全的週期更新

javax.swing.Timer 與 java.util.Timer 運作類似，但兩大差異：

任務由 ActionListener 定義
執行於事件派發線程 (EDT)，確保 Swing 元件更新的執行緒安全

Swing 採單線程模型，所有元件操作必須在 EDT 執行。以下範例每 0.5 秒更新標籤計數：

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;

public class Count {
    public static void main(String[] args) {
        JFrame frame = new JFrame();
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        Container contentPane = frame.getContentPane();
        final JLabel label = new JLabel("", JLabel.CENTER);
        label.setFont(new Font("Serif", Font.PLAIN, 36));
        contentPane.add(label, BorderLayout.CENTER);
        
        ActionListener listener = new ActionListener() {
            int count = 0;
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                count++;
                label.setText(Integer.toString(count));
            }
        };
        Timer timer = new Timer(500, listener);
        timer.start();
        frame.setSize(300, 100);
        frame.setVisible(true);
    }
}

計數器執行結果

Thread 類別：完全掌控的長時間任務

當任務非單純重複、需長時間執行（如網路下載），Thread 類別提供完整控制權。兩種實作方式：

繼承 Thread 並覆寫 run()
實作 Runnable 介面，傳入 Thread 建構子

因 Java 單一繼承限制，若類別已繼承其他類別，必須採用 Runnable 方式。

綜合範例：並行下載與列印

以下程式同時啟動兩個線程：thread1 下載 URL 內容並統計字元數，thread2 週期性列印訊息。主線程等待使用者輸入結束：

import java.io.*;
import java.net.*;

public class Both {
    public static void main(String[] args) {
        final String urlString = args[0];
        final String message = args[1];
        
        // 線程 1：下載並計算大小（匿名 Thread 子類別）
        Thread thread1 = new Thread() {
            public void run() {
                try {
                    URL url = new URL(urlString);
                    URLConnection connection = url.openConnection();
                    InputStreamReader isr = new InputStreamReader(connection.getInputStream());
                    BufferedReader reader = new BufferedReader(isr);
                    int count = 0;
                    while (reader.read() != -1) count++;
                    System.out.println("Size is: " + count);
                    reader.close();
                } catch (MalformedURLException e) {
                    System.err.println("Bad URL: " + urlString);
                } catch (IOException e) {
                    System.err.println("I/O Problems");
                }
            }
        };
        thread1.start();
        
        // 線程 2：週期性列印訊息（Runnable 實作）
        Runnable runnable = new Runnable() {
            public void run() {
                while (true) {
                    System.out.println(message);
                    try { Thread.sleep(500); } 
                    catch (InterruptedException e) {}
                }
            }
        };
        Thread thread2 = new Thread(runnable);
        thread2.start();
        
        // 主線程等待使用者輸入
        try {
            System.out.println("Press ENTER to stop");
            System.in.read(new byte[10]);
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("I/O problems");
        }
        System.exit(0);
    }
}