Posted on 2007-07-18 13:11
Matthew Chen 閱讀(233)
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Java MultiThread
| 用戶期望程序能展現(xiàn)優(yōu)異的性能。為了滿足這個(gè)期望，你的程序常常使用到線程。在這篇文章中我們開始練習(xí)使用線程。你將學(xué)習(xí)到線程、線程類及Runnable。 |
| 用戶不喜歡反應(yīng)遲鈍的軟件。當(dāng)用戶單擊一個(gè)鼠標(biāo)時(shí)，他們希望程序立即回應(yīng)他們的請求，即使程序正處于費(fèi)時(shí)的運(yùn)行之中，比如為一篇很長的文檔重編頁碼或等待一個(gè)網(wǎng)絡(luò)操作的完成。對用戶響應(yīng)很慢的程序其性能拙劣。為提高程序性能，開發(fā)者一般使用線程。 |
| 這篇文章是探索線程的第一部份。雖然你可能認(rèn)為線程是一種難于掌握的事物，但我打算向你顯示線程是易于理解的。在這篇文章中，我將向你介紹線程和線程類，以及討論Runnable。此外，在后面的文章中，我將探索同步（通過鎖），同步的問題（比如死鎖），等待/通知機(jī)制，時(shí)序安排（有優(yōu)先權(quán)和沒有優(yōu)先權(quán)），線程中斷，計(jì)時(shí)器，揮發(fā)性，線程組和線程本地變量。 |
| 閱讀關(guān)于線程設(shè)計(jì)的整個(gè)系列： |
| ·第1部份：介紹線程和線程類，以及Runnable |
| 這篇文章及其應(yīng)用程序的三個(gè)相關(guān)線程練習(xí)與applets不同。然而，我在應(yīng)用程序中介紹的多數(shù)應(yīng)用到applets。主要不同的是：為了安全的原因，不是所有的線程操作都可以放到一個(gè)applet中（我將在以后的文章中討論applets）。 |
| 線程的概念并不難于掌握：它是程序代碼的一個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行通道。當(dāng)多個(gè)線程執(zhí)行時(shí)，經(jīng)由相同代碼的一個(gè)線程的通道通常與其它的不同。例如，假設(shè)一個(gè)線程執(zhí)行一段相當(dāng)于一個(gè)if-else語句的if部分的字節(jié)代碼時(shí)，而另一個(gè)線程正執(zhí)行相當(dāng)于else部分的字節(jié)代碼。JVM怎樣保持對于每一個(gè)線程執(zhí)行的跟蹤呢？JVM給每一個(gè)線程它自己的方法調(diào)用堆棧。另外跟蹤當(dāng)前指令字節(jié)代碼，方法堆棧跟蹤本地變量，JVM傳遞給一個(gè)方法的參數(shù)，以及方法的返回值。 |
| 當(dāng)多個(gè)線程在同一個(gè)程序中執(zhí)行字節(jié)代碼序列時(shí)，這種行為叫作多線程。多線程在多方面有利于程序： |
| ·當(dāng)執(zhí)行其它任務(wù)時(shí)多線程GUI（圖形用戶界面）程序仍能保持對用戶的響應(yīng)，比如重編頁碼或打印一個(gè)文檔。 |
| ·帶線程的程序一般比它們沒有帶線程的副本程序完成得快。這尤其表現(xiàn)在線程運(yùn)行在一個(gè)多處理器機(jī)器上，在這里每一個(gè)線程都有它自己的處理器。 |
| Java通過java.lang.Thread類完成多線程。每一個(gè)線程對象描述一個(gè)單獨(dú)的執(zhí)行線程。那些運(yùn)行發(fā)生在線程的run()方法中。因?yàn)槿笔〉膔un()方法什么都不做，你必須創(chuàng)建Thread子類并重載run()以完成有用的工作。練習(xí)列表1中領(lǐng)略一個(gè)在Thread中的線程及多線程： |
| public static void main (String [] args) |
| MyThread mt = new MyThread (); |
| for (int i = 0; i < 50; i++) |
| System.out.println ("i = " + i + ", i * i = " + i * i); |
| class MyThread extends Thread |
| for (int count = 1, row = 1; row < 20; row++, count++) |
| for (int i = 0; i < count; i++) |
| 列表1顯示了一個(gè)由類ThreadDemo和MyThread組成的應(yīng)用程序的源代碼。類ThreadDemo通過創(chuàng)建一個(gè)MyThread對象驅(qū)動(dòng)應(yīng)用程序，開始一個(gè)與其對象相關(guān)的線程并執(zhí)行一段打印一個(gè)正方形表的代碼。相反， MyThread重載Thread的run()方法打印（通過標(biāo)準(zhǔn)輸入流）一個(gè)由星形符號組成的直角三角形。 |
| 當(dāng)你鍵入java ThreadDemo運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)， JVM創(chuàng)建一個(gè)運(yùn)行main()方法的開始線程。通過執(zhí)行mt.start ()，開始線程告訴JVM創(chuàng)建一個(gè)執(zhí)行包含MyThread對象的run()方法的字節(jié)代碼指令的第二個(gè)線程。當(dāng)start()方法返回時(shí)，開始線程循環(huán)執(zhí)行打印一個(gè)正方形表，此時(shí)另一個(gè)新線程執(zhí)行run()方法打印直角三角形。 |
| 輸出會(huì)象什么樣呢？運(yùn)行ThreadDemo就可以看到。你將注意到每一個(gè)線程的輸出與其它線程的輸出相互交替。這樣的結(jié)果是因?yàn)閮蓚€(gè)線程將它們的輸出都發(fā)送到了同樣的標(biāo)準(zhǔn)輸出流。 |
| 多數(shù)（不是所有）JVM設(shè)備使用下層平臺的線程性能。因?yàn)槟切┬阅苁瞧脚_特有的，你的多線程程序的輸出順序可能與一些人的其他輸出的順序不一樣。這種不同是由于時(shí)序的安排，我將在這一系列的稍后探討這一話題。 |
| 要精通寫多線程代碼，你必須首先理解創(chuàng)建Thread類的多種方法。這部份將探討這些方法。明確地說，你將學(xué)到開始線程的方法，命名線程，使線程休眠，決定一個(gè)線程是否激活，將一個(gè)線程與另一個(gè)線程相聯(lián)，和在當(dāng)前線程的線程組及子組中列舉所有激活的線程。我也會(huì)討論線程調(diào)試輔助程序及用戶線程與監(jiān)督線程的對比。 |
| 我將在以后的文章中介紹線程方法的余下部份，Sun不贊成的方法除外。 |
| Sun有一些不贊成的線程方法種類，比如suspend()和resume()，因?yàn)樗鼈兡苕i住你的程序或破壞對象。所以，你不必在你的代碼中調(diào)用它們。考慮到針對這些方法工作區(qū)的SDK文件，在這篇文章中我沒有包含這些方法。 |
| Thread有八個(gè)構(gòu)造器。最簡單的是： |
| ·Thread()，用缺省名稱創(chuàng)建一個(gè)Thread對象 |
| ·Thread(String name)，用指定的name參數(shù)的名稱創(chuàng)建一個(gè)Thread對象 |
| 下一個(gè)最簡單的構(gòu)造器是Thread(Runnable target)和Thread(Runnable target, String name)。 除Runnable參數(shù)之外，這些構(gòu)造器與前述的構(gòu)造器一樣。不同的是：Runnable參數(shù)識別提供run()方法的線程之外的對象。（你將在這篇文章稍后學(xué)到Runnable。）最后幾個(gè)構(gòu)造器是Thread(String name)，Thread(Runnable target)，和Thread(Runnable target, String name)。然而，最后的構(gòu)造器包含了一個(gè)為了組織意圖的ThreadGroup參數(shù)。 |
| 最后四個(gè)構(gòu)造器之一，Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name, long stackSize)，令人感興趣的是它能夠讓你指定想要的線程方法調(diào)用堆棧的大小。能夠指定大小將證明在使用遞歸方法（一種為何一個(gè)方法不斷重復(fù)調(diào)用自身的技術(shù)）優(yōu)美地解決一些問題的程序中是十分有幫助的。通過明確地設(shè)置堆棧大小，你有時(shí)能夠預(yù)防StackOverflowErrors。然而，太大將導(dǎo)致OutOfMemoryErrors。同樣，Sun將方法調(diào)用堆棧的大小看作平臺依賴。依賴平臺，方法調(diào)用堆棧的大小可能改變。因此，在寫調(diào)用Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name, long stackSize)代碼前仔細(xì)考慮你的程序分枝。 |
| 線程類似于運(yùn)載工具：它們將程序從開始移動(dòng)到結(jié)束。Thread 和Thread子類對象不是線程。它們描述一個(gè)線程的屬性，比如名稱和包含線程執(zhí)行的代碼（經(jīng)由一個(gè)run（）方法）。當(dāng)一個(gè)新線程執(zhí)行run（）時(shí)，另一個(gè)線程正調(diào)用Thread或其子類對象的start()方法。例如，要開始第二個(gè)線程，應(yīng)用程序的開始線程—它執(zhí)行main（）—調(diào)用start（）。作為響應(yīng)，JVM和平臺一起工作的線程操作代碼確保線程正確地初始化并調(diào)用Thread或其子類對象的run()方法。 |
| 一旦start()完成，多重線程便運(yùn)行。因?yàn)槲覀冓呄蛴谠谝环N線性的方式中思維，我們常發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩個(gè)或更多線程正運(yùn)行時(shí)理解并發(fā)（同時(shí)）行為是困難的。因此，你應(yīng)該看看顯示與時(shí)間對比一個(gè)線程正在哪里執(zhí)行（它的位置）的圖表。下圖就是這樣一個(gè)圖表。 |
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與時(shí)間對比一個(gè)開始線程和一個(gè)新建線程執(zhí)行位置的行為
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| ·start()創(chuàng)建一個(gè)新線程并返回main（）的瞬間 |
| 注意新線程的初始化，它對run（）的執(zhí)行，和它的結(jié)束都與開始線程的執(zhí)行同時(shí)發(fā)生。 |
| 一個(gè)線程調(diào)用start()后，在run（）方法退出前并發(fā)調(diào)用那方法將導(dǎo)致start()擲出一個(gè)java.lang.IllegalThreadStateException對象。 |