java多线程编程

二：在Java中实现多线程

　　我们不妨设想，为了创建一个新的线程，我们需要做些什么？很显然，我们必须指明这个线程所要执行的代码，而这就是在Java中实现多线程我们所需要做的一切！

　　作为一个完全面向对象的语言，Java提供了类 java.lang.Thread 来方便多线程编程，这个类提供了大量的方法来方便我们控制自己的各个线程。

　　那么如何提供给 Java 我们要线程执行的代码呢？让我们来看一看 Thread 类。Thread 类最重要的方法是 run() ，它为Thread 类的方法 start() 所调用，提供我们的线程所要执行的代码。为了指定我们自己的代码，只需要覆盖它！

方法一：继承 Thread 类，重写方法 run()，我们在创建的 Thread 类的子类中重写 run() ,加入线程所要执行的代码即可。下面是一个例子：

public class TwoThread extends Thread {     public void run() {         for ( int i = 0; i < 10; i++ ) {             System.out.println("New thread");         }     }     public static void main(String[] args) {         TwoThread tt = new TwoThread();         tt.start();         for ( int i = 0; i < 10; i++ ) {             System.out.println("Main thread");         }     } }

　　这种方法简单明了，符合大家的习惯，但是，它也有一个很大的缺点，那就是如果我们的类已经从一个类继承，则无法再继承 Thread 类。

方法二：实现 Runnable 接口

Runnable 接口只有一个方法 run()，我们声明自己的类实现 Runnable 接口并提供这一方法，将我们的线程代码写入其中，就完成了这一部分的任务。但是 Runnable 接口并没有任何对线程的支持，我们还必须创建 Thread 类的实例，这一点通过 Thread 类的构造函数public Thread(Runnable target);来实现。下面是一个例子：

public class MyThread implements Runnable { int count=1, number; public MyThread(int num) { number = num; System.out.println("创建线程 " + number); } public void run() { while(true) { System.out.println("线程 " + number + ":计数 " + count); if(++count== 6) return; } } public static void main(String args[]) { for(int i = 0; i < 5; i++) new Thread(new MyThread(i+1)).start(); } }

使用 Runnable 接口来实现多线程使得我们能够在一个类中包容所有的代码，有利于封装下面让我们一起来研究一下多线程使用中的一些问题。

 

三：线程的四种状态

1. 新状态：线程已被创建但尚未执行（start() 尚未被调用）。

2. 可执行状态：线程可以执行，虽然不一定正在执行。CPU 时间随时可能被分配给该线程，从而使得它执行。

3. 阻塞状态：线程不会被分配 CPU 时间，无法执行；可能阻塞于I/O，或者阻塞于同步锁。

4. 死亡状态：正常情况下run() 返回使得线程死亡。调用 stop()或 destroy() 亦有同样效果，但是不被推荐，前者会产生异常，后者是强制终止，不会释放锁。

 

四：线程的优先级

　　线程的优先级代表该线程的重要程度，当有多个线程同时处于可执行状态并等待获得 CPU 时间时，线程调度系统根据各个线程的优先级来决定给谁分配 CPU 时间，优先级高的线程有更大的机会获得 CPU 时间，优先级低的线程也不是没有机会，只是机会要小一些罢了。

你可以调用 Thread 类的方法 getPriority() 和 setPriority()来存取线程的优先级，线程的优先级界于1(MIN_PRIORITY)和10(MAX_PRIORITY)之间，缺省是5(NORM_PRIORITY)。

五：线程的同步 由于同一进程的多个线程共享同一片存储空间，在带来方便的同时，也带来了访问冲突这个严重的问题。Java语言提供了专门机制以解决这种冲突，有效避免了同一个数据对象被多个线程同时访问。 我们只需针对方法提出一套机制，这套机制就是 synchronized 关键字，它包括两种用法：synchronized 方法和 synchronized 块。 1. synchronized 方法：通过在方法声明中加入synchronized关键字来声明 synchronized 方法。synchronized 方法控制对类成员变量的访问：每个类实例对应一把锁，每个 synchronized 方法都必须获得调用该方法的类实例的锁方能执行，否则所属线程阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到从该方法返回时才将锁释放，此后被阻塞的线程方能获得该锁，重新进入可执行状态。这种机制确保了同一时刻对于每一个类实例，其所有声明为 synchronized 的成员函数中至多只有一个处于可执行状态（因为至多只有一个能够获得该类实例对应的锁），从而有效避免了类成员变量的访问冲突（只要所有可能访问类成员变量的方法均被声明为 synchronized）。 在 Java 中，不光是类实例，每一个类也对应一把锁，这样我们也可将类的静态成员函数声明为 synchronized，以控制其对类的静态成员变量的访问。 synchronized 方法的缺陷：若将一个大的方法声明为synchronized 将会大大影响效率，典型地，若将线程类的方法run()声明为synchronized ，由于在线程的整个生命期内它一直在运行，因此将导致它对本类任何synchronized方法的调用都永远不会成功。   2. synchronized 块：通过 synchronized关键字来声明synchronized 块。语法如下： synchronized(syncObject) { //允许访问控制的代码 } synchronized 块是这样一个代码块，其中的代码必须获得对象 syncObject 的锁方能执行，具体机制同前所述。由于可以针对任意代码块，且可任意指定上锁的对象，故灵活性较高。   六：线程的阻塞 为了解决对共享存储区的访问冲突，Java 引入了同步机制，现在让我们来考察多个线程对共享资源的访问，显然同步机制已经不够了，因为在任意时刻所要求的资源不一定已经准备好了被访问，反过来，同一时刻准备好了的资源也可能不止一个。为了解决这种情况下的访问控制问题，Java 引入了对阻塞机制的支持。 阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生（如某资源就绪）。Java 提供了大量方法来支持阻塞，下面让对它们逐一分析。 1. sleep()方法：sleep()允许指定以毫秒为单位的一段时间作为参数，它使得线程在指定的时间内进入阻塞状态，不能得到CPU 时间，指定的时间一过，线程重新进入可执行状态。 典型地，sleep() 被用在等待某个资源就绪的情形：测试发现条件不满足后，让线程阻塞一段时间后重新测试，直到条件满足为止。   2. yield() 方法：yield() 使得线程放弃当前分得的 CPU 时间，但是不使线程阻塞，即线程仍处于可执行状态，随时可能再次分得 CPU 时间。调用 yield() 的效果等价于调度程序认为该线程已执行了足够的时间从而转到另一个线程。 3. wait() 和 notify() 方法：两个方法配套使用，wait() 使得线程进入阻塞状态，它有两种形式，一种允许指定以毫秒为单位的一段时间作为参数，另一种没有参数，前者当对应的 notify() 被调用或者超出指定时间时线程重新进入可执行状态，后者则必须对应的 notify() 被调用。 wait() 和 notify() 方法的上述特性决定了它们经常和synchronized 方法或块一起使用，将它们和操作系统的进程间通信机制作一个比较就会发现它们的相似性：synchronized方法或块提供了类似于操作系统原语的功能，它们的结合用于解决各种复杂的线程间通信问题。 关于 wait() 和 notify() 方法最后再说明两点： 第一：调用 notify() 方法导致解除阻塞的线程是从因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的线程中随机选取的，我们无法预料哪一个线程将会被选择，所以编程时要特别小心，避免因这种不确定性而产生问题。 第二：除了 notify()，还有一个方法 notifyAll() 也可起到类似作用，唯一的区别在于，调用 notifyAll() 方法将把因调用该对象的wait()方法而阻塞的所有线程一次性全部解除阻塞。当然，只有获得锁的那一个线程才能进入可执行状态。 谈到阻塞，就不能不谈一谈死锁，略一分析就能发现，suspend() 方法和不指定超时期限的 wait() 方法的调用都可能产生死锁。遗憾的是，Java 并不在语言级别上支持死锁的避免，我们在编程中必须小心地避免死锁。

    以上我们对 Java 中实现线程阻塞的各种方法作了一番分析，我们重点分析了 wait() 和 notify() 方法，因为它们的功能最强大，使用也最灵活，但是这也导致了它们的效率较低，较容易出错。实际使用中我们应该灵活使用各种方法，以便更好地达到我们的目的。

    还有一个方法比较有用，Thread的join()方法可用于让当前线程阻塞，以等待特定线程的消亡。

 

七: 一个应用:线程池

1．背景

诸如 Web 服务器、数据库服务器、文件服务器或邮件服务器之类的许多服务器应用程序都面向处理来自某些远程来源的大量短小的任务。 服务器应用程序中经常出现的情况是：单个任务处理的时间很短而请求的数目却是巨大的。

2．解决方法

构建服务器应用程序的一个过于简单的模型应该是：每当一个请求到达就创建一个新线程，然后在新线程中为请求服务。

那么这种方法的严重不足就很明显。每个请求对应一个线程（thread-per-request）方法的不足之一是：为每个请求创建一个新线程的开销很大 ；在一个 JVM 里创建太多的线程可能会导致系统由于过度消耗内存而用完内存或“切换过度”。为了防止资源不足，服务器应用程序需要一些办法来限制任何给定时刻处理的请求数目。

我们可以实现一个线程池类，其中客户机类等待一个可用线程、将任务传递给该线程以便执行、然后在任务完成时将线程归还给池，

一般一个简单线程池至少包含下列组成部分：

      线程池管理器（ThreadPoolManager）:用于创建并管理线程池

      工作线程（WorkThread）: 线程池中线程

      任务接口（Task）:每个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的执行。

      任务队列:用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。