java多线程编程之java线程简介

一、线程概述

线程是程序运行的基本执行单元。当操作系统(不包括单线程的操作系统,如微软早期的DOS)在执行一个程序时,会在系统中建立一个进程,而在这个进程中,必须至少建立一个线程(这个线程被称为主线程)来作为这个程序运行的入口点。因此,在操作系统中运行的任何程序都至少有一个主线程。
进程和线程是现代操作系统中两个必不可少的运行模型。在操作系统中可以有多个进程,这些进程包括系统进程(由操作系统内部建立的进程)和用户进程(由用户程序建立的进程);一个进程中可以有一个或多个线程。进程和进程之间不共享内存,也就是说系统中的进程是在各自独立的内存空间中运行的。而一个进程中的线可以共享系统分派给这个进程的内存空间。
线程不仅可以共享进程的内存,而且还拥有一个属于自己的内存空间,这段内存空间也叫做线程栈, 是在建立线程时由系统分配的,主要用来保存线程内部所使用的数据,如线程执行函数中所定义的变量。
注意:任何一个线程在建立时都会执行一个函数,这个函数叫做线程执行函数。也可以将这个函数看做线程的入口点(类似于程序中的main函数)。无论使用什么语言或技术来建立线程,都必须执行这个函数(这个函数的表现形式可能不一样,但都会有一个这样的函数)。如在Windows中用于建立线程的API函数CreateThread的第三个参数就是这个执行函数的指针。
在操作系统将进程分成多个线程后,这些线程可以在操作系统的管理下并发执行,从而大大提高了程序的运行效率。虽然线程的执行从宏观上看是多个线程同时执行,但实际上这只是操作系统的障眼法。由于一块CPU同时只能执行一条指令,因此,在拥有一块CPU的计算机上不可能同时执行两个任务。而操作系统为了能提高程序的运行效率,在一个线程空闲时会撤下这个线程,并且会让其他的线程来执行,这种方式叫做线程调度。我们之所以从表面上看是多个线程同时执行,是因为不同线程之间切换的时间非常短,而且在一般情况下切换非常频繁。假设我们有线程A和B。在运行时,可能是A执行了1毫秒后,切换到B后,B又执行了1毫秒,然后又切换到了A,A又执行1毫秒。由于1毫秒的时间对于普通人来说是很难感知的,因此,从表面看上去就象A和B同时执行一样,但实际上A和B是交替执行的。

二、线程给我们带来的好处

如果能合理地使用线程,将会减少开发和维护成本,甚至可以改善复杂应用程序的性能。如在GUI应用程序中,还以通过线程的异步特性来更好地处理事件;在应用服务器程序中可以通过建立多个线程来处理客户端的请求。线程甚至还可以简化虚拟机的实现,如Java虚拟机(JVM)的垃圾回收器(garbage collector)通常运行在一个或多个线程中。因此,使用线程将会从以下五个方面来改善我们的应用程序:

1. 充分利用CPU资源
现在世界上大多数计算机只有一块CPU。因此,充分利用CPU资源显得尤为重要。当执行单线程程序时,由于在程序发生阻塞时CPU可能会处于空闲状态。这将造成大量的计算资源的浪费。而在程序中使用多线程可以在某一个线程处于休眠或阻塞时,而CPU又恰好处于空闲状态时来运行其他的线程。这样CPU就很难有空闲的时候。因此,CPU资源就得到了充分地利用。

2.   简化编程模型
如果程序只完成一项任务,那只要写一个单线程的程序,并且按着执行这个任务的步骤编写代码即可。但要完成多项任务,如果还使用单线程的话,那就得在在程序中判断每项任务是否应该执行以及什么时候执行。如显示一个时钟的时、分、秒三个指针。使用单线程就得在循环中逐一判断这三个指针的转动时间和角度。如果使用三个线程分另来处理这三个指针的显示,那么对于每个线程来说就是指行一个单独的任务。这样有助于开发人员对程序的理解和维护。

3.   简化异步事件的处理
当一个服务器应用程序在接收不同的客户端连接时最简单地处理方法就是为每一个客户端连接建立一个线程。然后监听线程仍然负责监听来自客户端的请求。如果这种应用程序采用单线程来处理,当监听线程接收到一个客户端请求后,开始读取客户端发来的数据,在读完数据后,read方法处于阻塞状态,也就是说,这个线程将无法再监听客户端请求了。而要想在单线程中处理多个客户端请求,就必须使用非阻塞的Socket连接和异步I/O。但使用异步I/O方式比使用同步I/O更难以控制,也更容易出错。因此,使用多线程和同步I/O可以更容易地处理类似于多请求的异步事件。

4.   使GUI更有效率
使用单线程来处理GUI事件时,必须使用循环来对随时可能发生的GUI事件进行扫描,在循环内部除了扫描GUI事件外,还得来执行其他的程序代码。如果这些代码太长,那么GUI事件就会被“冻结”,直到这些代码被执行完为止。
在现代的GUI框架(如SWING、AWT和SWT)中都使用了一个单独的事件分派线程(event dispatch thread,EDT)来对GUI事件进行扫描。当我们按下一个按钮时,按钮的单击事件函数会在这个事件分派线程中被调用。由于EDT的任务只是对GUI事件进行扫描,因此,这种方式对事件的反映是非常快的。

5.   节约成本
提高程序的执行效率一般有三种方法:
(1)增加计算机的CPU个数。
(2)为一个程序启动多个进程
(3)在程序中使用多进程。
第一种方法是最容易做到的,但同时也是最昂贵的。这种方法不需要修改程序,从理论上说,任何程序都可以使用这种方法来提高执行效率。第二种方法虽然不用购买新的硬件,但这种方式不容易共享数据,如果这个程序要完成的任务需要必须要共享数据的话,这种方式就不太方便,而且启动多个线程会消耗大量的系统资源。第三种方法恰好弥补了第一种方法的缺点,而又继承了它们的优点。也就是说,既不需要购买CPU,也不会因为启太多的线程而占用大量的系统资源(在默认情况下,一个线程所占的内存空间要远比一个进程所占的内存空间小得多),并且多线程可以模拟多块CPU的运行方式,因此,使用多线程是提高程序执行效率的最廉价的方式。

三、Java的线程模型
由于Java是纯面向对象语言,因此,Java的线程模型也是面向对象的。Java通过Thread类将线程所必须的功能都封装了起来。要想建立一个线程,必须要有一个线程执行函数,这个线程执行函数对应Thread类的run方法。Thread类还有一个start方法,这个方法负责建立线程,相当于调用Windows的建立线程函数CreateThread。当调用start方法后,如果线程建立成功,并自动调用Thread类的run方法。因此,任何继承Thread的Java类都可以通过Thread类的start方法来建立线程。如果想运行自己的线程执行函数,那就要覆盖Thread类的run方法。
在Java的线程模型中除了Thread类,还有一个标识某个Java类是否可作为线程类的接口Runnable,这个接口只有一个抽象方法run,也就是Java线程模型的线程执行函数。因此,一个线程类的唯一标准就是这个类是否实现了Runnable接口的run方法,也就是说,拥有线程执行函数的类就是线程类。
从上面可以看出,在Java中建立线程有两种方法,一种是继承Thread类,另一种是实现Runnable接口,并通过Thread和实现Runnable的类来建立线程,其实这两种方法从本质上说是一种方法,即都是通过Thread类来建立线程,并运行run方法的。但它们的大区别是通过继承Thread类来建立线程,虽然在实现起来更容易,但由于Java不支持多继承,因此,这个线程类如果继承了Thread,就不能再继承其他的类了,因此,Java线程模型提供了通过实现Runnable接口的方法来建立线程,这样线程类可以在必要的时候继承和业务有关的类,而不是Thread类。

时间: 2014-01-21

java多线程编程之使用Synchronized关键字同步类方法

复制代码 代码如下: public synchronized void run(){     } 从上面的代码可以看出,只要在void和public之间加上synchronized关键字,就可以使run方法同步,也就是说,对于同一个Java类的对象实例,run方法同时只能被一个线程调用,并当前的run执行完后,才能被其他的线程调用.即使当前线程执行到了run方法中的yield方法,也只是暂停了一下.由于其他线程无法执行run方法,因此,最终还是会由当前的线程来继续执行.先看看下面的代码:sych

java多线程编程之join方法的使用示例

在上面的例子中多次使用到了Thread类的join方法.我想大家可能已经猜出来join方法的功能是什么了.对,join方法的功能就是使异步执行的线程变成同步执行.也就是说,当调用线程实例的start方法后,这个方法会立即返回,如果在调用start方法后后需要使用一个由这个线程计算得到的值,就必须使用join方法.如果不使用join方法,就不能保证当执行到start方法后面的某条语句时,这个线程一定会执行完.而使用join方法后,直到这个线程退出,程序才会往下执行.下面的代码演示了join的用法.

java多线程编程之使用Synchronized块同步变量

下面的代码演示了如何同步特定的类方法: 复制代码 代码如下: package mythread; public class SyncThread extends Thread{ private static String sync = ""; private String methodType = ""; private static void method(String s) {  synchronized (sync)  {sync = s;System.out

java多线程编程之线程的生命周期

复制代码 代码如下: // 开始线程public void start( );public void run( ); // 挂起和唤醒线程public void resume( ); // 不建议使用public void suspend( );// 不建议使用public static void sleep(long millis);public static void sleep(long millis, int nanos); // 终止线程public void stop( );   /

java多线程编程之使用runnable接口创建线程

1.将实现Runnable接口的类实例化. 2.建立一个Thread对象,并将第一步实例化后的对象作为参数传入Thread类的构造方法. 最后通过Thread类的start方法建立线程.下面的代码演示了如何使用Runnable接口来创建线程: package mythread;public class MyRunnable implements Runnable{ public void run() {  System.out.println(Thread.currentThread().get

java多线程并发中使用Lockers类将多线程共享资源锁定

复制代码 代码如下: package com.yao; import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.Future;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;import java.util.c

java多线程编程之慎重使用volatile关键字

volatile关键字相信了解Java多线程的读者都很清楚它的作用.volatile关键字用于声明简单类型变量,如int.float.boolean等数据类型.如果这些简单数据类型声明为volatile,对它们的操作就会变成原子级别的.但这有一定的限制.例如,下面的例子中的n就不是原子级别的: 复制代码 代码如下: package mythread; public class JoinThread extends Thread{public static volatile int n = 0;p

java多线程编程之为什么要进行数据同步

Java中的变量分为两类:局部变量和类变量.局部变量是指在方法内定义的变量,如在run方法中定义的变量.对于这些变量来说,并不存在线程之间共享的问题.因此,它们不需要进行数据同步.类变量是在类中定义的变量,作用域是整个类.这类变量可以被多个线程共享.因此,我们需要对这类变量进行数据同步.数据同步就是指在同一时间,只能由一个线程来访问被同步的类变量,当前线程访问完这些变量后,其他线程才能继续访问.这里说的访问是指有写操作的访问,如果所有访问类变量的线程都是读操作,一般是不需要数据同步的.那么如果不

java基本教程之join方法详解 java多线程教程

本章涉及到的内容包括:1. join()介绍2. join()源码分析(基于JDK1.7.0_40)3. join()示例 1. join()介绍join() 定义在Thread.java中.join() 的作用:让"主线程"等待"子线程"结束之后才能继续运行.这句话可能有点晦涩,我们还是通过例子去理解: 复制代码 代码如下: // 主线程public class Father extends Thread {    public void run() {     

java多线程编程之从线程返回数据的两种方法

一.通过类变量和方法返回数据 使用这种方法返回数据需要在调用start方法后才能通过类变量或方法得到数据.让我们先来看看例程2-13会得到什么结果. 复制代码 代码如下: package mythread; public class MyThread extends Thread{    private String value1;    private String value2; public void run()    {        value1 = "通过成员变量返回数据"

java多线程编程之使用thread类创建线程

在Java中创建线程有两种方法:使用Thread类和使用Runnable接口.在使用Runnable接口时需要建立一个Thread实例.因此,无论是通过Thread类还是Runnable接口建立线程,都必须建立Thread类或它的子类的实例.Thread类的构造方法被重载了八次,构造方法如下: 复制代码 代码如下: public Thread( );public Thread(Runnable target);public Thread(String name);public Thread(Ru

java多线程编程之捕获子线程异常示例

通过try catch是无法捕获子线程异常的,Thread对象提供了setUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler eh)方法用来获取线程中产生的异常. 复制代码 代码如下: package threads; import java.lang.Thread.UncaughtExceptionHandler; public class TextException{  public static void main(String

java多线程编程之向线程传递数据的三种方法

在传统的同步开发模式下,当我们调用一个函数时,通过这个函数的参数将数据传入,并通过这个函数的返回值来返回最终的计算结果.但在多线程的异步开发模式下,数据的传递和返回和同步开发模式有很大的区别.由于线程的运行和结束是不可预料的,因此,在传递和返回数据时就无法象函数一样通过函数参数和return语句来返回数据.本文就以上原因介绍了几种用于向线程传递数据的方法,在下一篇文章中将介绍从线程中返回数据的方法. 欲先取之,必先予之.一般在使用线程时都需要有一些初始化数据,然后线程利用这些数据进行加工处理,并

java多线程并发executorservice(任务调度)类

复制代码 代码如下: package com.yao; import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;import java.util.concurrent.ScheduledFuture;import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 以下是一个带方法的类,它设置了 ScheduledExecutorService ,2

java多线程编程之使用Synchronized块同步方法

synchronized关键字有两种用法.第一种就是在<使用Synchronized关键字同步类方法>一文中所介绍的直接用在方法的定义中.另外一种就是synchronized块.我们不仅可以通过synchronized块来同步一个对象变量.也可以使用synchronized块来同步类中的静态方法和非静态方法.synchronized块的语法如下: 复制代码 代码如下: public void method(){    - -    synchronized(表达式)    {        -

java多线程返回值使用示例(callable与futuretask)

Callable接口类似于Runnable,从名字就可以看出来了,但是Runnable不会返回结果,并且无法抛出返回结果的异常,而Callable功能更强大一些,被线程执行后,可以返回值,这个返回值可以被Future拿到,也就是说,Future可以拿到异步执行任务的返回值,下面来看一个简单的例子 复制代码 代码如下: package com.future.test; import java.io.FileNotFoundException;import java.io.IOException;i

命令行使用支持断点续传的java多线程下载器

复制代码 代码如下: package org.load.download; import java.io.File;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.RandomAccessFile;import java.text.DecimalFormat; import org.apache.http.HttpEntity;import org.apache.http.HttpResponse;impo

java多线程处理执行solr创建索引示例

复制代码 代码如下: public class SolrIndexer implements Indexer, Searcher, DisposableBean { //~ Static fields/initializers ============================================= static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SolrIndexer.class); private static fi

java跟踪执行的sql语句示例分享

代码: 复制代码 代码如下: package com.lwj.test.proxy; import java.lang.reflect.InvocationHandler;import java.lang.reflect.InvocationTargetException;import java.lang.reflect.Method;import java.lang.reflect.Proxy;import java.sql.Connection;import java.sql.SQLExce

Java中EnumMap代替序数索引代码详解

本文研究的主要是Java中EnumMap代替序数索引的相关内容,具体介绍如下. 学习笔记<Effective Java 中文版 第2版> 经常会碰到使用Enum的ordinal方法来索引枚举类型. public class Herb { public enum Type { ANNUAL, PERENNIAL, BIENNIAL }; private final String name; private final Type type; Herb(String name, Type type)

Java多线程执行处理业务时间太久解决方法代码示例

背景:在政府开发了一个应用系统,主要功能是让企业填写企业资质信息,然后通过给定的公式,统计这一系列的信息,以得分的形式展示给政府领导查看.目前有1300家企业填报.由于得分是实时显示的,所以导致统计功能很慢. 代码运行流程: 1.查出1300企业信息 2.遍历1300企业信息,ji计算每家企业得分信息.每家预计时间为0.3秒.合计390秒.导致页面请求超时 3.导出(用jxl jar) 解决方案: 由于处理业务的,所以需要能有返回值的线程.用:Callable 直接上代码 1.调用线程的代码 L

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课堂练习: –在包bzu.aa中定义一个交通工具类(Vehicle): 1.属性--载客量(capacity) 2.方法 (1)无参构造方法(给capacity初始化值为2,并输出"执行交通工具类的无参构造方法.") (2)有参构造方法(传参给capacity初始化,并输出"执行交通工具的有参构造方法.") (3)capacity的set.get方法 (4)print方法:输出capacity –在包bzu.aa中定义一个汽车类(Car)继承交通工具类: 1.属性-

浅谈Java BitSet使用场景和代码示例

一.什么是BitSet? 注:以下内容来自JDK API: BitSet类实现了一个按需增长的位向量.位Set的每一个组件都有一个boolean值.用非负的整数将BitSet的位编入索引.可以对每个编入索引的位进行测试.设置或者清除.通过逻辑与.逻辑或和逻辑异或操作,可以使用一个 BitSet修改另一个 BitSet的内容. 默认情况下,set 中所有位的初始值都是false. 每个位 set 都有一个当前大小,也就是该位 set 当前所用空间的位数.注意,这个大小与位 set 的实现有关,所以