實戰體會Java多線程編程精要2

[摘要]本文說明了在 Java 程序中如何使用線程。像是否應該使用線程這樣的更重要的問題在很大程序上取決于手頭的應用程序。
[關鍵字]Java多線程編程
　　在 Java 程序中使用多線程要比在 C 或 C++ 中容易得多，這是因為 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，用戶應該能夠編寫簡單的多線程程序。

　　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、數據庫和顯示屏 -- 由于硬件和軟件的限制都有內在的潛伏時間，所以每項任務都包含明顯的等待時間。因此，程序在訪問數據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，在現實生活中，我們經常使用多線程模型。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

　　在大多數操作系統中都可以創建多個進程。當一個程序啟動時，它可以為即將開始的每項任務創建一個進程，并允許它們同時運行。當一個程序因等待網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存資源。而且，大多數操作系統不允許進程訪問其他進程的內存空間。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活動，所以創建線程比創建進程要廉價得多。這樣，因為線程允許協作和數據交換，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。要創建一個線程，程序員必須創建一個從 Thread 類導出的新類。程序員必須覆蓋 Thread 的 run() 函數來完成有用的工作。用戶并不直接調用此函數；而是必須調用 Thread 的 start() 函數，該函數再調用 run()。下面的代碼說明了它的用法：

　　創建兩個新線程

　　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是某個類層次的一部分，所以就不能再按這種機制創建線程。雖然在同一個類中可以實現任意數量的接口，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。

　　Runnable 接口

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

　　創建兩個新線程而不強加類層次

　　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，當使用 runnable 接口時，您不能直接創建所需類的對象并運行它；必須從 Thread 類的一個實例內部運行它。許多程序員更喜歡 runnable 接口，因為從 Thread 類繼承會強加類層次。

　　synchronized 關鍵字

　　到目前為止，我們看到的示例都只是以非常簡單的方式來利用線程。只有最小的數據流，而且不會出現兩個線程訪問同一個對象的情況。但是，在大多數有用的程序中，線程之間通常有信息流。試考慮一個金融應用程序，它有一個 Account 對象，如下例中所示：

　　一個銀行中的多項活動

　　public class Account {

　　String holderName;

　　float amount;

　　public Account(String name, float amt) {

　　holderName = name;

　　amount = amt;

　　}

　　public void deposit(float amt) {

　　amount += amt;

　　}

　　public void withdraw(float amt) {

　　amount -= amt;