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Java中线程的一些基本知识和方法
一、线程的概念:
线程与进程相似,是一段完成某个特定功能的代码,是程序中单个顺序的流控制;但与进程不同的是,同类的多个线程是共享一块内存空间和一组系统资源,而线程本身的数据通常只有微处理器的寄存器数据,以及一个供程序执行时使用的堆栈。所以系统在产生一个线程,或者在各个线程之间切换时,负担要比进程小的多,正因如此,线程被称为轻负荷进程(light-weight process)。一个进程中可以包含多个线程。
一个线程是一个程序内部的顺序控制流。
1. 进程:每个进程都有独立的代码和数据空间(进程上下文) ,进程切换的开销大。
2. 线程:轻量的进程,同一类线程共享代码和数据空间,每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC),线程切换的开销小。
3. 多进程:在操作系统中,能同时运行多个任务程序。
4. 多线程:在同一应用程序中,有多个顺序流同时执行。
Java内在支持多线程,它的所有类都是在多线程下定义的,Java利用多线程使整个系统成为异步系统。
1. 虚拟的CPU,封装在java.lang.Thread类中。
2. CPU所执行的代码,传递给Thread类。
3. CPU所处理的数据,传递给Thread类。
二、线程的构造
线程实例表示Java解释器中的真正的线程,通过它可以启动线程、终止线程、线程挂起等,每个线程都是通过类Thread在Java的软件包Java.lang中定义,它的构造方法为:
public Thread (ThreadGroup group,Runnable target,String name);
其中,group 指明该线程所属的线程组;target实际执行线程体的目标对象,它必须实现接口Runnable; name为线程名。Java中的每个线程都有自己的名称,Java提供了不同Thread类构造器,允许给线程指定名称。如果name为null时,则Java自动提供唯一的名称。
当上述构造方法的某个参数为null时,我们可得到下面的几个构造方法:
public Thread ();
public Thread (Runnable target);
public Thread (Runnable target,String name);
public Thread (String name);
public Thread (ThreadGroup group,Runnable target);
public Thread (ThreadGroup group,String name);
一个类声明实现Runnable接口就可以充当线程体,在接口Runnable中只定义了一个方法 run():
public void run();
任何实现接口Runnable的对象都可以作为一个线程的目标对象,类Thread本身也实现了接口Runnable,因此我们可以通过两种方法实现线程体。
(一)定义一个线程类,它继承线程类Thread并重写其中的方法 run(),这时在初始化这个类的实例时,目标target可为null,表示由这个实例对来执行线程体。由于Java只支持单重继承,用这种方法定义的类不能再继承其它父类。
(二)提供一个实现接口Runnable的类作为一个线程的目标对象,在初始化一个Thread类或者Thread子类的线程对象时,把目标对象传递给这个线程实例,由该目标对象提供线程体 run()。这时,实现接口Runnable的类仍然可以继承其它父类。
三、线程的状态
每个线程都是通过某个特定Thread对象的方法run( )来完成其操作的,方法run( )称为线程体。下图表示了java线程的不同状态以及状态之间转换所调用的方法。
1. 创建状态(new Thread)
执行下列语句时,线程就处于创建状态:
Thread myThread = new Thread( );
当一个线程处于创建状态时,它仅仅是一个空的线程对象,系统不为它分配资源。
2. 可运行状态( Runnable )
Thread myThread = new Thread( );
myThread.start( );
当一个线程处于可运行状态时,系统为这个线程分配了它需的系统资源,安排其运行并调用线程运行方法,这样就使得该线程处于可运行( Runnable )状态。需要注意的是这一状态并不是运行中状态(Running ),因为线程也许实际上并未真正运行。由于很多计算机都是单处理器的,所以要在同一时刻运行所有的处于可运行状态的线程是不可能的,Java的运行系统必须实现调度来保证这些线程共享处理器。
3. 不可运行状态(Not Runnable)
进入不可运行状态的原因有如下几条:
1) 调用了sleep()方法;
2) 调用了suspend()方法;
3) 为等候一个条件变量,线程调用wait()方法;
4) 输入输出流中发生线程阻塞;
不可运行状态也称为阻塞状态(Blocked)。因为某种原因(输入/输出、等待消息或其它阻塞情况),系统不能执行线程的状态。这时即使处理器空闲,也不能执行该线程。
4. 死亡状态(Dead)
线程的终止一般可通过两种方法实现:自然撤消(线程执行完)或是被停止(调用stop()方法)。目前不推荐通过调用stop()来终止线程的执行,而是让线程执行完。
四、有关线程的一些长用的方法
1. sleep(long millis)
这个方法是一个静态的方法,也就是说我们可以直接调用它,如Thread.sleep(5000)就是指让目前正在运行的线程先停下工作等待5000毫秒。有一点需要注意的是:不能肯定这个线程在过5000毫秒肯定会立刻被执行。
2.interrupt()
这个方法用来打断一个线程(感觉说睡眠中的进程更加合适)。这个方法的作用可以举个例子来看一下:
public class TestInterrupt extends Thread
{
/** Creates a new instance of TestInterrupt */
public TestInterrupt()
{
}
public void run()
{
try
{
for ( int i=0; i 0)
{
try
{
Thread.sleep(100);
} catch(Exception e)
{
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sell " + i--);
}
}
}
}
结果一共卖掉了22张票(估计电影院以为无缘无故多收了门票钱会很高兴,不过一会也许就要面对愤怒的顾客了....)
这个时候我们的synchronized应该发挥作用了^^修改程序如下:
public class Sell2
{
public static void main(String [] args)
{
SellThread sell = new SellThread();
Thread sell1 = new Thread(sell,"sellman1");
Thread sell2 = new Thread(sell,"sellman2");
Thread sell3 = new Thread(sell,"sellman3");
sell1.start();
sell2.start();
sell3.start();
}
}
class SellThread implements Runnable
{
private int i = 20;
String a = "now ok!";
public void run()
{
while(true)
{
synchronized(a)
{
if( i > 0)
{
try
{
Thread.sleep(100);
} catch(Exception e)
{
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sell " + i--);
}
}
}
}
}
这样就好了只会卖20张票了, synchronized()中的括号中需要的是一个class的对象所以我们不能直接在括号中写上i,就定义了一个String的对象a,a的标志旗(不知道说什么更合适)本来为1代表大家都能使用,这样一个售票员selln的卖票线程拿到了a以后他就可以开始卖票,同时他把a这个对象标志旗置为0,然后其他售票员卖票的线程发现他们拿不到a这个对象了就只先搁置了.一直到selln的卖票线程释放了a,a的标志旗就又变成了1,这个时候其他售票员的卖票的线程就可以竞争了,看谁先拿到a这个对象.不过String a和卖票没什么关系,所以我们可以用this来代替synchronized()中的a,它和a的效果一样表示谁拿到了this对象才能执行.
这里有两个容易误解的地方:
(1).一个线程拿到synchronized的括号中的对象之后,其他也要需要拿到这个对象才能运行的线程不能被执行了.其实是其他线程也是可以执行的,但他们执行到了需要synchronized中对象的时候,他们发现对象的标志旗为0,所以只能又被搁置了。(看来幸运女神只能同时光顾一个人^^)所以我们用synchronized来使得线程同步的时候是以牺牲效率为代价的,所以不需要使用的地方就别用好了.
(2),一个线程拿到synchronized的括号中的对象之后,其他任何线程都不能执行了,其实假如其他不需要synchronized的对象才能继续执行的线程还是可以和拿到synchronized的括号中的对象的线程一起运行的。
有的方法前面被加上了synchronized.其实这个时候就是把这个方法的调用者,也就是this的标志旗置0了,他不能和其他需要this才能运行的线程一起执行,但可以和其他不需要这个this对象的线程一起运行。
5.wait()和notify()或者notifyAll()
这个几个函数是为了使得几个同步的线程按照一定的先后顺序执行。
都是和synchronized()一起使用,设()中对象为Obj吧。
有一点需要注意的是,我们应该让需要Obj.wait的线程先启动。因为执行顺序是需要Obj.wait()的线程a先启动,然后它运行到Obj.wait()的时候,进入搁置状态,让其他线程先执行。于是带用Obj.notify()的线程b开始执行了,一直到b执行到了Obj.notify()以后(Obj.notify()实际上就是通知因为Obj.wait()被搁置的线程:"轮到你了"),b被搁置,然后继续做a的Obj.wait()以后的内容.
所以我们假如让带有Obj.notify()的线程b先运行的话,那么b执行完毕以后,b执行的Obj.notify()没有找到任何在因Obj.wait()而进入搁置状态的线程.然后开始做带有Obj.wait()的线程a的话.a运行到了Obj.wait()就进入搁置状态,等待另外一个线程中的Obj.notify()来唤醒它,不过可惜它永远也等不到了,因为带有Obj.notify()的线程已经到搁置的线程中来找过它一次,很可惜的是没找到.于是线程a就一直搁置了...(感觉有点像爱情剧...);
举个例子好了:
public class ThreadTest
{
public static void main(String [] args)
{
Storage stor = new Storage();
Counter a = new Counter(stor);
Printer b = new Printer(stor);
a.start();
b.start();
}
}
class Storage
{
public int i = 0;
}
class Counter extends Thread
{
private Storage a;
public Counter(Storage stor)
{
a = stor;
}
public void run()
{
System.out.println("Hi");
try
{
sleep(100);
}
catch(Exception e) {}
int i = 0;
while(i < 5)
{
synchronized(a)
{
System.out.println("Counter");
a.i = (int)(Math.random()*50);
System.out.println(a.i);
a.notify();
}
System.out.println("Counter2");
++i;
}
}
}
class Printer extends Thread
{
private Storage a;
public Printer(Storage stor)
{
a = stor;
}
public void run()
{
int i = 0;
while(i < 5)
{
synchronized(a)
{
System.out.println("Printer");
try{
a.wait();
}
catch(InterruptedException e) {}
System.out.println(a.i);
}
System.out.println("Printer2");
++i;
}
}
}
运行好了以后把
try
{
sleep(100);
}
catch(Exception e) {}
这几行注释掉再看看运行结果吧。
还有两点说下:
(1).假如几个线程因为Obj.wait()进入搁置的话,那么只要一个Obj.notifyAll()执行以后,他们都处于可以运行状态,不过到底谁先运行我们不就知道。
(2).sleep()和wait()有时候可以执行相同的功能不过要注意的是thread.sleep(long a)过了a毫秒以后,表示可以开始执行了,不代表thread立刻被执行。thread.wait()一但接受到了thread.notify()以后是立刻被执行的.
6...........^^
本文来自ChinaUnix博客,如果查看原文请点:http://blog.chinaunix.net/u/10238/showart_48428.html |
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