I、Java 线程简介
1、本教程有什么内容?
本教程研究了线程的基础知识 — 线程是什么、线程为什么有用以及怎么开始编写使用线程的简单程序。
我们还将研究更复杂的、使用线程的应用程序的基本构件 — 如何在线程之间交换数据、如何控制线程以及线程如何互相通信。
2、我应该学习这个教程吗?
本教程适用于拥有丰富 Java 语言应用知识,但又没有多少多线程或并发性经验的 Java 程序员。
学习完本教程之后,您应该可以编写一个使用线程的简单程序。您还应该可以阅读并理解以简单方法使用线程的程序。
II、线程基础
1、什么是线程?
几乎每种操作系统都支持进程的概念 —— 进程就是在某种程度上相互隔离的、独立运行的程序。
线程化是答应多个活动共存于一个进程中的工具。大多数现代的操作系统都支持线程,而且线程的概念以各种形式已存在了好多年。Java 是第一个在语言本身中显式地包含线程的主流编程语言,它没有把线程化看作是底层操作系统的工具。
有时候,线程也称作轻量级进程。就象进程一样,线程在程序中是独立的、并发的执行路径,每个线程有它自己的堆栈、自己的程序计数器和自己的局部变量。但是,与分隔的进程相比,进程中的线程之间的隔离程度要小。它们共享内存、文件句柄和其它每个进程应有的状态。
进程可以支持多个线程,它们看似同时执行,但互相之间并不同步。一个进程中的多个线程共享相同的内存地址空间,这就意味着它们可以访问相同的变量和对象,而且它们从同一堆中分配对象。尽管这让线程之间共享信息变得更轻易,但您必须小心,确保它们不会妨碍同一进程里的其它线程。
Java 线程工具和 API 看似简单。但是,编写有效使用线程的复杂程序并不十分轻易。因为有多个线程共存在相同的内存空间中并共享相同的变量,所以您必须小心,确保您的线程不会互相干扰。
2、每个 Java 程序都使用线程
每个 Java 程序都至少有一个线程 — 主线程。当一个 Java 程序启动时,JVM 会创建主线程,并在该线程中调用程序的 main() 方法。
JVM 还创建了其它线程,您通常都看不到它们 — 例如,与垃圾收集、对象终止和其它 JVM 内务处理任务相关的线程。其它工具也创建线程,如 AWT(抽象窗口工具箱(Abstract Windowing Toolkit))或 Swing UI 工具箱、servlet 容器、应用程序服务器和 RMI(远程方法调用(Remote Method Invocation))。
3、为什么使用线程?
在 Java 程序中使用线程有许多原因。假如您使用 Swing、servlet、RMI 或 Enterprise JavaBeans(EJB)技术,您也许没有意识到您已经在使用线程了。
使用线程的一些原因是它们可以帮助:
使 UI 响应更快
利用多处理器系统
简化建模
执行异步或后台处理
4、响应更快的 UI
事件驱动的 UI 工具箱(如 AWT 和 Swing)有一个事件线程,它处理 UI 事件,如击键或鼠标点击。
AWT 和 Swing 程序把事件侦听器与 UI 对象连接。当特定事件(如单击了某个按钮)发生时,这些侦听器会得到通知。事件侦听器是在 AWT 事件线程中调用的。
假如事件侦听器要执行持续很久的任务,如检查一个大文档中的拼写,事件线程将忙于运行拼写检查器,所以在完成事件侦听器之前,就不能处理额外的 UI 事件。这就会使程序看来似乎停滞了,让用户不知所措。
要避免使 UI 延迟响应,事件侦听器应该把较长的任务放到另一个线程中,这样 AWT 线程在任务的执行过程中就可以继续处理 UI 事件(包括取消正在执行的长时间运行任务的请求)。
5、利用多处理器系统
多处理器(MP)系统比过去更普及了。以前只能在大型数据中心和科学计算设施中才能找到它们。现在许多低端服务器系统 — 甚至是一些台式机系统 — 都有多个处理器。
现代操作系统,包括 Linux、Solaris 和 Windows NT/2000,都可以利用多个处理器并调度线程在任何可用的处理器上执行。
调度的基本单位通常是线程;假如某个程序只有一个活动的线程,它一次只能在一个处理器上运行。假如某个程序有多个活动线程,那么可以同时调度多个线程。在精心设计的程序中,使用多个线程可以提高程序吞吐量和性能。
6、简化建模
在某些情况下,使用线程可以使程序编写和维护起来更简单。