Java 程序中的多線程（上篇）


　　程序中使用多線程要比在 C 或 C++ 中容易得多，這是因?yàn)?Java 編程語言提供了語言級的支持。本文通過簡單的編程示例來說明 Java 程序中的多線程是多么直觀。讀完本文以后，用戶應(yīng)該能夠編寫簡單的多線程程序。

　　為什么會排隊(duì)等待？

　　下面的這個(gè)簡單的 Java 程序完成四項(xiàng)不相關(guān)的任務(wù)。這樣的程序有單個(gè)控制線程，控制在這四個(gè)任務(wù)之間線性地移動。此外，因?yàn)樗�需的資源 — 打印機(jī)、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(shí)間，所以每項(xiàng)任務(wù)都包含明顯的等待時(shí)間。因此，程序在訪問數(shù)據(jù)庫之前必須等待打印機(jī)完成打印文件的任務(wù)，等等。如果您正在等待程序的完成，則這是對計(jì)算資源和您的時(shí)間的一種拙劣使用。改進(jìn)此程序的一種方法是使它成為多線程的。

　　四項(xiàng)不相關(guān)的任務(wù)

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

　　可以用兩種不同的方法來獲得多個(gè)控制線程：

　　1、多個(gè)進(jìn)程

　　在大多數(shù)操作系統(tǒng)中都可以創(chuàng)建多個(gè)進(jìn)程。當(dāng)一個(gè)程序啟動時(shí)，它可以為即將開始的每項(xiàng)任務(wù)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，并允許它們同時(shí)運(yùn)行。當(dāng)一個(gè)程序因等待網(wǎng)絡(luò)訪問或用戶輸入而被阻塞時(shí)，另一個(gè)程序還可以運(yùn)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(gè)進(jìn)程要付出一定的代價(jià)：設(shè)置一個(gè)進(jìn)程要占用相當(dāng)一部分處理器時(shí)間和內(nèi)存資源。而且，大多數(shù)操作系統(tǒng)不允許進(jìn)程訪問其他進(jìn)程的內(nèi)存空間。因此，進(jìn)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。

　　2、線程

　　線程也稱為輕型進(jìn)程 (LWP)。因?yàn)榫�程只能在單個(gè)進(jìn)程的作用域內(nèi)活動，所以創(chuàng)建線程比創(chuàng)建進(jìn)程要廉價(jià)得多。這樣，因?yàn)榫�程允許協(xié)作和數(shù)據(jù)交換，并且在計(jì)算資源方面非常廉價(jià)，所以線程比進(jìn)程更可取。線程需要操作系統(tǒng)的支持，因此不是所有的機(jī)器都提供線程。Java 編程語言，作為相當(dāng)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(qiáng)健的支持。　　使用 Java 編程語言實(shí)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(shí)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(gè)線程，并可用來做有用的工作。程序員只有在需要多個(gè)線程時(shí)才需要創(chuàng)建新的線程。 　　 　　Thread 類

　　Thread 類是一個(gè)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(gè)線程，程序員必須創(chuàng)建一個(gè)從 Thread 類導(dǎo)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(diào)用此函數(shù)；而是必須調(diào)用 Thread 的 start() 函數(shù)，該函數(shù)再調(diào)用 run()。下面的代碼說明了它的用法：

　　創(chuàng)建兩個(gè)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(gè)簡單的程序，它按兩個(gè)不同的時(shí)間間隔（1 秒和 3 秒）在屏幕上顯示當(dāng)前時(shí)間。這是通過創(chuàng)建兩個(gè)新線程來完成的，包括 main() 共三個(gè)線程。但是，因?yàn)橛袝r(shí)要作為線程運(yùn)行的類可能已經(jīng)是某個(gè)類層次的一部分，所以就不能再按這種機(jī)制創(chuàng)建線程。雖然在同一個(gè)類中可以實(shí)現(xiàn)任意數(shù)量的接口，但 Java 編程語言只允許一個(gè)類有一個(gè)父類。同時(shí)，某些程序員避免從 Thread 類導(dǎo)出，因?yàn)樗鼜?qiáng)加了類層次。對于這種情況，就要 runnable 接口。

　　Runnable 接口

　　此接口只有一個(gè)函數(shù)，run()，此函數(shù)必須由實(shí)現(xiàn)了此接口的類實(shí)現(xiàn)。但是，就運(yùn)行這個(gè)類而論，其語義與前一個(gè)示例稍有不同。我們可以用 runnable 接口改寫前一個(gè)示例。（不同的部分用黑體表示。）

　　創(chuàng)建兩個(gè)新線程而不強(qiáng)加類層次

import java.util.*;
class TimePrinter implements Runnable {
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[]) {
Thread t1 = new Thread(new TimePrinter(1000, "Fast Guy"));
t1.start();
Thread t2 = new Thread(new TimePrinter(3000, "Slow Guy"));
t2.start();

}
}


　　請注意，當(dāng)使用 runnable 接口時(shí)，您不能直接創(chuàng)建所需類的對象并運(yùn)行它；必須從 Thread 類的一個(gè)實(shí)例內(nèi)部運(yùn)行它。許多程序員更喜歡 runnable 接口，因?yàn)閺?Thread 類繼承會強(qiáng)加類層次。