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浅谈Java多线程编程


 

   

  Java多线程编程

  Java给多线程编程提供了内置的支持。一个多线程程序包含两个或多个能并发运行的部分。程序的每一部分都称作一个线程,并且每个线程定义了一个独立的执行路径。

  多线程是多任务的一种特别的形式。多线程比多任务需要更小的开销。

  这里定义和线程相关的另一个术语:进程:一个进程包括由操作系统分配的内存空间,包含一个或多个线程。一个线程不能独立的存在,它必须是进程的一部分。一个进程一直运行,直到所有的非守候线程都结束运行后才能结束。

  多线程能满足程序员编写非常有效率的程序来达到充分利用CPU的目的,因为CPU的空闲时间能够保持在最低限度。

 一个线程的生命周

  线程经过其生命周期的各个阶段。下图显示了一个线程完整的生命周期。

  新状态: 一个新产生的线程从新状态开始了它的生命周期。它保持这个状态知道程序start这个线程。

  运行状态:当一个新状态的线程被start以后,线程就变成可运行状态,一个线程在此状态下被认为是开始执行其任务就绪状态:当一个线程等待另外一个线程执行一个任务的时候,该线程就进入就绪状态。当另一个线程给就绪状态的线程发送信号时,该线程才重新切换到运行状态。

  休眠状态: 由于一个线程的时间片用完了,该线程从运行状态进入休眠状态。当时间间隔到期或者等待的时间发生了,该状态的线程切换到运行状态。

  终止状态: 一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生,该线程就切换到终止状态。

  线程的优先级

  每一个Java线程都有一个优先级,这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。Java优先级在MIN_PRIORITY(1)和MAX_PRIORITY(10)之间的范围内。默认情况下,每一个线程都会分配一个优先级NORM_PRIORITY(5)。

  具有较高优先级的线程对程序更重要,并且应该在低优先级的线程之前分配处理器时间。然而,线程优先级不能保证线程执行的顺序,而且非常依赖于平台。

  创建一个线程

  Java提供了两种创建线程方法:

  通过实现Runable接口;

  通过继承Thread类本身。

  通过实现Runnable接口来创建线程

  创建一个线程,最简单的方法是创建一个实现Runnable接口的类。

  为了实现Runnable接口,一个类只需要执行一个方法调用run(),声明如下:

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  public void run()

  你可以重写该方法,重要的是理解的run()可以调用其他方法,使用其他类,并声明变量,就像主线程一样。

  在创建一个实现Runnable接口的类之后,你可以在类中实例化一个线程对象。

  Thread类中定义了几个构造方法,下面的这个是我们经常使用的:

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  Thread(Runnable threadOb,String threadName);

  这里,threadOb 是一个实现Runnable 接口的类的实例,并且 threadName指定新线程的名字。

  新线程创建之后,你调用它的start()方法它才会运行。

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  void start();

  实例

  下面是一个创建线程并开始让它执行的实例:

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  //创建一个新的线程

  class NewThread implements Runnable {

  Thread t;

  NewThread() {

  //创建第二个新线程

  t = new Thread(this, "Demo Thread");

  System.out.println("Child thread: " + t);

  // 开始线程

  t.start();

  }

  //第二个线程入口

  public void run() {

  try {

  for(int i = 5; i > 0; i--) {

  System.out.println("Child Thread: " + i);

  // 暂停线程

  Thread.sleep(50);

  }

  } catch (InterruptedException e) {

  System.out.println("Child interrupted.");

  }

  System.out.println("Exiting child thread.");

  }

  }

  public class ThreadDemo {

  public static void main(String args[]) {

  //创建一个新线程

  new NewThread();

  try {

  for(int i = 5; i > 0; i--) {

  System.out.println("Main Thread: " + i);

  Thread.sleep(100);

  }

  } catch (InterruptedException e) {

  System.out.println("Main thread interrupted.");

  }

  System.out.println("Main thread exiting.");

  }

  }

  编译以上程序运行结果如下:

  通过继承Thread类来创建线程

  创建一个线程的第二种方法是创建一个新的类,该类继承Thread类,然后创建一个该类的实例。

  继承类必须重写run()方法,该方法是新线程的入口点。它也必须调用start()方法才能执行。

  实例

  下面是一个创建线程并开始让它执行的实例:

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  // 通过继承Thread类创建线程

  class NewThread extends Thread {

  NewThread() {

  //创建第二个新线程

  super("Demo Thread");

  System.out.println("Child thread: " + this);

  //开始线程

  start();

  }

  //第二个线程入口

  public void run() {

  try {

  for(int i = 5; i > 0; i--) {

  System.out.println("Child Thread: " + i);

  //让线程休眠一会

  Thread.sleep(50);

  }

  } catch (InterruptedException e) {

  System.out.println("Child interrupted.");

  }

  System.out.println("Exiting child thread.");

  }

  }

  public class ExtendsThread {

  public static void main(String args[]) {

  //创建一个新线程

  new NewThread();

  try {

  for(int i = 5; i > 0; i--) {

  System.out.println("Main Thread: " + i);

  Thread.sleep(100);

  }

  } catch (InterruptedException e) {

  System.out.println("Main thread interrupted.");

  }

  System.out.println("Main thread exiting.");

  }

  }

  编译以上程序运行结果如下:

  Thread类方法

  下表列出了Thread类的一些重要方法:

  测试线程是否处于活动状态。 上述方法是被Thread对象调用的。下面的方法是Thread类的静态方法。

  实例

  如下的ThreadClassDemo程序演示了Thread类的一些方法:

  文件名: DisplayMessage.java

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  //通过实现Runnable接口创建线程

  public class DisplayMessage implements Runnable{

  private String message;

  public DisplayMessage(String message){

  this.message = message;

  }

  public void run(){

  while(true){

  System.out.println(message);

  }

  }

  }

  文件名: GuessANumber.java

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  //通过继承Thread类创建线程

  public class GuessANumber extends Thread{

  private int number;

  //构造方法

  public GuessANumber(int number){

  this.number = number;

  }

  public void run(){

  int counter = 0;

  int guess = 0;

  do{

  guess = (int) (Math.random() * 100 + 1);

  System.out.println(this.getName()

  + " guesses " + guess);

  counter++;

  }while(guess != number);

  System.out.println("** Correct! " + this.getName()+ " in " + counter + " guesses.**");

  }

  }

  文件名: ThreadClassDemo.java

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  //测试类ThreadClassDemo

  public class ThreadClassDemo{

  public static void main(String [] args){

  Runnable hello = new DisplayMessage("Hello");

  Thread thread1 = new Thread(hello);

  thread1.setDaemon(true);

  thread1.setName("hello");

  System.out.println("Starting hello thread...");

  thread1.start();

  Runnable bye = new DisplayMessage("Goodbye");

  Thread thread2 = new Thread(bye);

  thread2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

  thread2.setDaemon(true);

  System.out.println("Starting goodbye thread...");

  thread2.start();

  System.out.println("Starting thread3...");

  Thread thread3 = new GuessANumber(27);

  thread3.start();

  try{

  thread3.join();

  }catch(InterruptedException e){

  System.out.println("Thread interrupted.");

  }

  System.out.println("Starting thread4...");

  Thread thread4 = new GuessANumber(75);

  thread4.start();

  System.out.println("main() is ending...");

  }

  }

  运行结果如下,每一次运行的结果都不一样。

  线程的几个主要概念:

  在多线程编程时,你需要了解以下几个概念:

  线程同步

  线程间通信

  线程死锁

  线程控制:挂起、停止和恢复

  多线程的使用

  有效利用多线程的关键是理解程序是并发执行而不是串行执行的。例如:程序中有两个子系统需要并发执行,这时候

  就需要利用多线程编程。

  通过对多线程的使用,可以编写出非常高效的程序。不过请注意,如果你创建太多的线程,程序执行的效率实际上是

  降低了,而不是提升了。

  请记住,上下文的切换开销也很重要,如果你创建了太多的线程,CPU花费在上下文的切换的时间将多于执行程序的

  时间!