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實戰(zhàn)體會Java的多線程編程

[摘要]為什么會排隊等待?   下面的這個簡單的 Java 程序完成四項不相關的任務。這樣的程序有單個控制線程,控制在這四個任務之間線性地移動。此外,因為所需的資源 ? 打印機、磁盤、數(shù)據(jù)庫和顯示屏 -- 由于硬件和軟件的限制都有內(nèi)在的潛伏時間,所以每項任務都包含明顯的等待時間。因此,程序在訪問數(shù)據(jù)庫之前...
為什么會排隊等待?

  下面的這個簡單的 Java 程序完成四項不相關的任務。這樣的程序有單個控制線程,控制在這四個任務之間線性地移動。此外,因為所需的資源 ? 打印機、磁盤、數(shù)據(jù)庫和顯示屏 -- 由于硬件和軟件的限制都有內(nèi)在的潛伏時間,所以每項任務都包含明顯的等待時間。因此,程序在訪問數(shù)據(jù)庫之前必須等待打印機完成打印文件的任務,等等。如果您正在等待程序的完成,則這是對計算資源和您的時間的一種拙劣使用。改進此程序的一種方法是使它成為多線程的。

  四項不相關的任務

  class myclass {
  static public void main(String args[]) {
  print_a_file();
  manipulate_another_file();
  access_database();
  draw_picture_on_screen();
  }
  }

  在本例中,每項任務在開始之前必須等待前一項任務完成,即使所涉及的任務毫不相關也是這樣。但是,在現(xiàn)實生活中,我們經(jīng)常使用多線程模型。我們在處理某些任務的同時也可以讓孩子、配偶和父母完成別的任務。例如,我在寫信的同時可能打發(fā)我的兒子去郵局買郵票。用軟件術語來說,這稱為多個控制(或執(zhí)行)線程。

  可以用兩種不同的方法來獲得多個控制線程:

  多個進程

  在大多數(shù)操作系統(tǒng)中都可以創(chuàng)建多個進程。當一個程序啟動時,它可以為即將開始的每項任務創(chuàng)建一個進程,并允許它們同時運行。當一個程序因等待網(wǎng)絡訪問或用戶輸入而被阻塞時,另一個程序還可以運行,這樣就增加了資源利用率。但是,按照這種方式創(chuàng)建每個進程要付出一定的代價:設置一個進程要占用相當一部分處理器時間和內(nèi)存資源。而且,大多數(shù)操作系統(tǒng)不允許進程訪問其他進程的內(nèi)存空間。因此,進程間的通信很不方便,并且也不會將它自己提供給容易的編程模型。

  線程

  線程也稱為輕型進程 (LWP)。因為線程只能在單個進程的作用域內(nèi)活動,所以創(chuàng)建線程比創(chuàng)建進程要廉價得多。這樣,因為線程允許協(xié)作和數(shù)據(jù)交換,并且在計算資源方面非常廉價,所以線程比進程更可取。線程需要操作系統(tǒng)的支持,因此不是所有的機器都提供線程。Java 編程語言,作為相當新的一種語言,已將線程支持與語言本身合為一體,這樣就對線程提供了強健的支持。

  使用 Java 編程語言實現(xiàn)線程

  Java編程語言使多線程如此簡單有效,以致于某些程序員說它實際上是自然的。盡管在 Java 中使用線程比在其他語言中要容易得多,仍然有一些概念需要掌握。要記住的一件重要的事情是 main() 函數(shù)也是一個線程,并可用來做有用的工作。程序員只有在需要多個線程時才需要創(chuàng)建新的線程。

  Thread 類

  Thread 類是一個具體的類,即不是抽象類,該類封裝了線程的行為。要創(chuàng)建一個線程,程序員必須創(chuàng)建一個從 Thread 類導出的新類。程序員必須覆蓋 Thread 的 run() 函數(shù)來完成有用的工作。用戶并不直接調用此函數(shù);而是必須調用 Thread 的 start() 函數(shù),該函數(shù)再調用 run()。下面的代碼說明了它的用法:

  創(chuàng)建兩個新線程

  import java.util.*;

  class TimePrinter extends Thread {
  int pauseTime;
  String name;
  public TimePrinter(int x, String n) {
  pauseTime = x;
  name = n;
  }

  public void run() {
  while(true) {
   try {
    System.out.println(name + ":" + new Date(System.currentTimeMillis()));
    Thread.sleep(pauseTime);
   } catch(Exception e) {
    System.out.println(e);
   }
  }
  }

  static public void main(String args[]) {
  TimePrinter tp1 = new TimePrinter(1000, "Fast Guy");
  tp1.start();
  TimePrinter tp2 = new TimePrinter(3000, "Slow Guy");
  tp2.start();
  }
  }

  在本例中,我們可以看到一個簡單的程序,它按兩個不同的時間間隔(1 秒和 3 秒)在屏幕上顯示當前時間。這是通過創(chuàng)建兩個新線程來完成的,包括 main() 共三個線程。但是,因為有時要作為線程運行的類可能已經(jīng)是某個類層次的一部分,所以就不能再按這種機制創(chuàng)建線程。雖然在同一個類中可以實現(xiàn)任意數(shù)量的接口,但 Java 編程語言只允許一個類有一個父類。同時,某些程序員避免從 Thread 類導出,因為它強加了類層次。對于這種情況,就要 runnable 接口。