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 > 行业动态

Java多线程程序设计详细解析

时间:2017-07-07 作者:小越越 点击次数:8

 理解多线程

多线程是这样一种机制,它允许在程序中并发执行多个指令流,每个指令流都称为一个线程,彼此间互相独立。

线程又称为轻量级进程,它和进程一样拥有独立的执行控制,由操作系统负责调度,区别在于线程没有独立的存储空间,而是和所属进程中的其它线程共享一个存储空间,这使得线程间的通信远较进程简单。

多个线程的执行是并发的,也就是在逻辑上“同时”,而不管是否是物理上的“同时”。如果系统只有一个CPU,那么真正的“同时”是不可能的,但是由于CPU的速度非常快,用户感觉不到其中的区别,因此我们也不用关心它,只需要设想各个线程是同时执行即可。

多线程和传统的单线程在程序设计上最大的区别在于,由于各个线程的控制流彼此独立,使得各个线程之间的代码是乱序执行的,由此带来的线程调度,同步等问题,将在以后探讨。

Java中实现多线程

我们不妨设想,为了创建一个新的线程,我们需要做些什么?很显然,我们必须指明这个线程所要执行的代码,而这就是在Java中实现多线程我们所需要做的一切!

真是神奇!Java是如何做到这一点的?通过类!作为一个完全面向对象的语言,Java提供了类java.lang.Thread来方便多线程编程,这个类提供了大量的方法来方便我们控制自己的各个线程,我们以后的讨论都将围绕这个类进行。

那么如何提供给 Java 我们要线程执行的代码呢?让我们来看一看 Thread 类。Thread 类最重要的方法是run(),它为Thread类的方法start()所调用,提供我们的线程所要执行的代码。为了指定我们自己的代码,只需要覆盖它!

 

方法一:继承 Thread 类,覆盖方法 run(),我们在创建的 Thread 类的子类中重写 run() ,加入线程所要执行的代码即可。下面是一个例子:

public class MyThread extends Thread

{

 int count= 1, number;

 public MyThread(int num)

{

  number = num;

  System.out.println

("创建线程 " + number);

 }

 public void run() {

  while(true) {

   System.out.println

("线程 " + number + ":计数 " + count);

   if(++count== 6) return;

  }

 }

 public static void main(String args[])

{

  for(int i = 0;

i 〈 5; i++) new MyThread(i+1).start();

 }

}

这种方法简单明了,符合大家的习惯,但是,它也有一个很大的缺点,那就是如果我们的类已经从一个类继承(如小程序必须继承自 Applet 类),则无法再继承 Thread 类,这时如果我们又不想建立一个新的类,应该怎么办呢?

我们不妨来探索一种新的方法:我们不创建Thread类的子类,而是直接使用它,那么我们只能将我们的方法作为参数传递给 Thread 类的实例,有点类似回调函数。但是 Java 没有指针,我们只能传递一个包含这个方法的类的实例。

那么如何限制这个类必须包含这一方法呢?当然是使用接口!(虽然抽象类也可满足,但是需要继承,而我们之所以要采用这种新方法,不就是为了避免继承带来的限制吗?)

Java 提供了接口 java.lang.Runnable 来支持这种方法。

 

方法二:实现 Runnable 接口

Runnable接口只有一个方法run(),我们声明自己的类实现Runnable接口并提供这一方法,将我们的线程代码写入其中,就完成了这一部分的任务。但是Runnable接口并没有任何对线程的支持,我们还必须创建Thread类的实例,这一点通过Thread类的构造函数public Thread(Runnable target);来实现。下面是一个例子:

public class MyThread implements Runnable

{

 int count= 1, number;

 public MyThread(int num)

{

  number = num;

  System.out.println("创建线程 " + number);

 }

 public void run()

{

  while(true)

{

   System.out.println

("线程 " + number + ":计数 " + count);

   if(++count== 6) return;

  }

 }

 public static void main(String args[])

{

  for(int i = 0; i 〈 5;

i++) new Thread(new MyThread(i+1)).start();

 }

}

严格地说,创建Thread子类的实例也是可行的,但是必须注意的是,该子类必须没有覆盖 Thread 类的 run 方法,否则该线程执行的将是子类的 run 方法,而不是我们用以实现Runnable 接口的类的 run 方法,对此大家不妨试验一下。

 

使用 Runnable 接口来实现多线程使得我们能够在一个类中包容所有的代码,有利于封装,它的缺点在于,我们只能使用一套代码,若想创建多个线程并使各个线程执行不同的代码,则仍必须额外创建类,如果这样的话,在大多数情况下也许还不如直接用多个类分别继承 Thread 来得紧凑。

综上所述,两种方法各有千秋,大家可以灵活运用。

线程的四种状态

1. 新状态:线程已被创建但尚未执行(start() 尚未被调用)。

2. 可执行状态:线程可以执行,虽然不一定正在执行。CPU 时间随时可能被分配给该线程,从而使得它执行。

3. 死亡状态:正常情况下 run() 返回使得线程死亡。调用 stop()或 destroy() 亦有同样效果,但是不被推荐,前者会产生异常,后者是强制终止,不会释放锁。

4. 阻塞状态:线程不会被分配 CPU 时间,无法执行。

线程的优先级

线程的优先级代表该线程的重要程度,当有多个线程同时处于可执行状态并等待获得 CPU 时间时,线程调度系统根据各个线程的优先级来决定给谁分配 CPU 时间,优先级高的线程有更大的机会获得 CPU 时间,优先级低的线程也不是没有机会,只是机会要小一些罢了。

你可以调用 Thread 类的方法 getPriority() 和 setPriority()来存取线程的优先级,线程的优先级界于1(MIN_PRIORITY)和10(MAX_PRIORITY)之间,缺省是5(NORM_PRIORITY)。