JAVA 多线程总结

Java多线程编程总结ET1101王宾宾Java多线程编程总结一、认识多任务、多进程、单线程、多线程要认识多线程就要从操作系统的原理说起。以前古老的DOS操作系统（V6.22）是单任务的，还没有线程的概念，系统在每次只能做一件事情。比如你在copy东西的时候不能rename文件名。为了提高系统的利用效率，采用批处理来批量执行任务。现在的操作系统都是多任务操作系统，每个运行的任务就是操作系统所做的一件事情，比如你在听歌的同时还在用MSN和好友聊天。听歌和聊天就是两个任务，这个两个任务是“同时”进行的。一个任务一般对应一个进程，也可能包含好几个进程。比如运行的MSN就对应一个MSN的进程，如果你用的是windows系统，你就可以在任务管理器中看到操作系统正在运行的进程信息。一般来说，当运行一个应用程序的时候，就启动了一个进程，当然有些会启动多个进程。启动进程的时候，操作系统会为进程分配资源，其中最主要的资源是内存空间，因为程序是在内存中运行的。在进程中，有些程序流程块是可以乱序执行的，并且这个代码块可以同时被多次执行。实际上，这样的代码块就是线程体。线程是进程中乱序执行的代码流程。当多个线程同时运行的时候，这样的执行模式成为并发执行。多线程的目的是为了最大限度的利用CPU资源。Java编写程序都运行在在Java虚拟机（JVM）中，在JVM的内部，程序的多任务是通过线程来实现的。每用java命令启动一个java应用程序，就会启动一个JVM进程。在同一个JVM进程中，有且只有一个进程，就是它自己。在这个JVM环境中，所有程序代码的运行都是以线程来运行。一般常见的Java应用程序都是单线程的。比如，用java命令运行一个最简单的HelloWorld的Java应用程序时，就启动了一个JVM进程，JVM找到程序程序的入口点main()，然后运行main()方法，这样就产生了一个线程，这个线程称之为主线程。当main方法结束后，主线程运行完成。JVM进程也随即退出。对于一个进程中的多个线程来说，多个线程共享进程的内存块，当有新的线程产生的时候，操作系统不分配新的内存，而是让新线程共享原有的进程块的内存。因此，线程间的通信很容易，速度也很快。不同的进程因为处于不同的内存块，因此进程之间的通信相对困难。实际上，操作的系统的多进程实现了多任务并发执行，程序的多线程实现了进程的并发执行。多任务、多进程、多线程的前提都是要求操作系统提供多任务、多进程、多线程的支持。在Java程序中，JVM负责线程的调度。线程调度是值按照特定的机制为多个线程分配CPU的使用权。调度的模式有两种：分时调度和抢占式调度。分时调度是所有线程轮流获得CPU使用权，并平均分配每个线程占用CPU的时间；抢占式调度是根据线程的优先级别来获取CPU的使用权。JVM的线程调度模式采用了抢占式模式。所谓的“并发执行”、“同时”其实都不是真正意义上的“同时”。众所周知，CPU都有个时钟频率，表示每秒中能执行cpu指令的次数。在每个时钟周期内，CPU实际上只能去执行一条（也有可能多条）指令。操作系统将进程线程进行管理，轮流（没有固定的顺序）分配每个进程很短的一段是时间（不一定是均分），然后在每个线程内部，程序代码自己处理该进程内部线程的时间分配，多个线程之间相互的切换去执行，这个切换时间也是非常短的。因此多任务、多进程、多线程都是操作系统给人的一种宏观感受，从微观角度看，程序的运行是异步执行的。用一句话做总结：虽然操作系统是多线程的，但CPU每一时刻只能做一件事，和人的大脑是一样的，呵呵。二、Java与多线程Java语言的多线程需要操作系统的支持。Java虚拟机允许应用程序并发地运行多个执行线程。Java语言提供了多线程编程的扩展点，并给出了功能强大的线程控制API。在Java中，多线程的实现有两种方式：扩展java.lang.Thread类实现java.lang.Runnable接口每个线程都有一个优先级，高优先级线程的执行优先于低优先级线程。每个线程都可以或不可以标记为一个守护程序。当某个线程中运行的代码创建一个新Thread对象时，该新线程的初始优先级被设定为创建线程的优先级，并且当且仅当创建线程是守护线程时，新线程才是守护程序。当Java虚拟机启动时，通常都会有单个非守护线程（它通常会调用某个指定类的main方法）。Java虚拟机会继续执行线程，直到下列任一情况出现时为止：调用了Runtime类的exit方法，并且安全管理器允许退出操作发生。非守护线程的所有线程都已停止运行，无论是通过从对run方法的调用中返回，还是通过抛出一个传播到run方法之外的异常。三、扩展java.lang.Thread类/***FileName:TestMitiThread.java*Createdby:IntelliJIDEA.*Copyright:Copyright(c)2003-2006*Company:Lavasoft([url][/url])*Author:leizhimin*Modifier:leizhimin*DateTime:2007-5-1710:03:12*Readme:通过扩展Thread类实现多线程*/publicclassTestMitiThread{publicstaticvoidmain(String[]rags){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+线程运行开始!);newMitiSay(A).start();newMitiSay(B).start();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+线程运行结束!);}}classMitiSayextendsThread{publicMitiSay(StringthreadName){super(threadName);}publicvoidrun(){System.out.println(getName()+线程运行开始!);for(inti=0;i10;i++){System.out.println(i++getName());try{sleep((int)Math.random()*10);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}System.out.println(getName()+线程运行结束!);}}运行结果：main线程运行开始!main线程运行结束!A线程运行开始!0A1AB线程运行开始!2A0B3A4A1B5A6A7A8A9AA线程运行结束!2B3B4B5B6B7B8B9BB线程运行结束!说明：程序启动运行main时候，java虚拟机启动一个进程，主线程main在main()调用时候被创建。随着调用MitiSay的两个对象的start方法，另外两个线程也启动了，这样，整个应用就在多线程下运行。在一个方法中调用Thread.currentThread().getName()方法，可以获取当前线程的名字。在mian方法中调用该方法，获取的是主线程的名字。注意：start()方法的调用后并不是立即执行多线程代码，而是使得该线程变为可运行态（Runnable），什么时候运行是由操作系统决定的。从程序运行的结果可以发现，多线程程序是乱序执行。因此，只有乱序执行的代码才有必要设计为多线程。Thread.sleep()方法调用目的是不让当前线程独自霸占该进程所获取的CPU资源，以留出一定时间给其他线程执行的机会。实际上所有的多线程代码执行顺序都是不确定的，每次执行的结果都是随机的。四、实现java.lang.Runnable接口/***通过实现Runnable接口实现多线程*/publicclassTestMitiThread1implementsRunnable{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+线程运行开始!);TestMitiThread1test=newTestMitiThread1();Threadthread1=newThread(test);Threadthread2=newThread(test);thread1.start();thread2.start();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+线程运行结束!);}publicvoidrun(){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+线程运行开始!);for(inti=0;i10;i++){System.out.println(i++Thread.currentThread().getName());try{Thread.sleep((int)Math.random()*10);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+线程运行结束!);}}运行结果：main线程运行开始!Thread-0线程运行开始!main线程运行结束!0Thread-0Thread-1线程运行开始!0Thread-11Thread-11Thread-02Thread-02Thread-13Thread-03Thread-14Thread-04Thread-15Thread-06Thread-05Thread-17Thread-08Thread-06Thread-19Thread-07Thread-1Thread-0线程运行结束!8Thread-19Thread-1Thread-1线程运行结束!说明：TestMitiThread1类通过实现Runnable接口，使得该类有了多线程类的特征。run（）方法是多线程程序的一个约定。所有的多线程代码都在run方法里面。Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。在启动的多线程的时候，需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnabletarget)构造出对象，然后调用Thread对象的start()方法来运行多线程代码。实际上所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此，不管是扩展Thread类还是实现Runnable接口来实现多线程，最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的，熟悉Thread类的API是进行多线程编程的基础。五、读解Thread类APIstaticintMAX_PRIORITY线程可以具有的最高优先级。staticintMIN_PRIORITY线程可以具有的最低优先级。staticintNORM_PRIORITY分配给线程的默认优先级。构造方法摘要Thread(Runnabletarget)分配新的Thread对象。Thread(Stringname)分配新的Thread对象。方法摘要staticThreadcurrentThread()返回对当前正在执行的线程对象的引用。ClassLoadergetContextClassLoader()返回该线程的上下文ClassLoader。longgetId()返回该线程的标识符。StringgetName()返回该线程的名称。intgetPriority()返回线程的优先级。Thread.StategetState()返回该线程的状态。ThreadGroupgetThreadGroup()返回该线程所属的线程组。staticbooleanholdsLock(Objectobj)当且仅当当前线程在指定的对象上保持监视器锁