多線程的幾種實現方法詳解


文章出處 http://blog.csdn.net/jspamd/article/details/5262894

[接觸多線程]

class MyThread extends Thread{
 public void run(){
  System.out.println("Thread say:Hello,World!");
 }
}

public class MoreThreads{
 public static void main(String[] args){
  new MyThread();
  new MyThread().start();
  System.out.println("Main say:Hello,World");
 }
}

  執行這個程序,main方法第一行產生了一個線程對象,但並沒有線程啟動。

  main方法第二行產生了一個線程對象,並啟動了一個線程。

  main方法第三行,產生並啟動一個線程后,主線程自己也繼續執行其它語句。

  我們先不研究Thread對象的具體內容,稍微來回想一下上面的兩個概念,線程對象和線程。在JAVA中,線程對象是JVM產生的一個普通的Object子類。而線程是CPU分配給這個對象的一個運行過程。我們說的這個線程在干什么,不是說一個線程對象在干什么,而是這個運行過程在干什么。如果一時想不明白,不要急,但你要記得它們不是一回事就行了。

  [線程的並發與並行]

  在單CPU系統中,系統調度在某一時刻只能讓一個線程運行,雖然這種調試機制有多種形式(大多數是時間片輪巡為主),但無論如何,要通過不斷切換需要運行的線程讓其運行的方式就叫並發(concurrent)。而在多CPU系統中,可以讓兩個以上的線程同時運行,這種可以同時讓兩個以上線程同時運行的方式叫做並行(parallel)。

  [JAVA線程對象]

  現在我們來開始考察JAVA中線程對象。

  在JAVA中,要開始一個線程,有兩種方式。一是直接調用Thread實例的start()方法,二是

  將Runable實例傳給一個Thread實例然后調用它的start()方法。

  在前面已經說過,線程對象和線程是兩個完全不同的概念。這里我們再次深入一下,生成一個線程的實例,並不代表啟動了線程。而啟動線程是說在某個線程對象上啟動了該實例對應的線程,當該線程結束后,並不會就立即消失。

  對於從很多書籍上可以看到的基礎知識我就不用多說了。既然是基礎知識,我也着重於從普通文檔上讀不到的內容。所以本節我重點要說的是兩種線程對象產生線程方式的區別。

class MyThread extends Thread{
 public int x = 0;
 public void run(){
  for(int i=0;i<100;i++){
    try{
     Thread.sleep(10);
    }catch(Exception e){}
    System.out.println(x++);
  }
 }
}

  如果我們生成MyThread的一個實例,然后調用它的start()方法,那么就產生了這個實例對應的線程:

public class Test {
 public static void main(String[] args) throws Exception{
  MyThread mt = new MyThread();
  mt.start();
 }
}

  不用說,最終會打印出0到99,現在我們稍微玩一點花樣:

public class Test {
 public static void main(String[] args) throws Exception{
  MyThread mt = new MyThread();
  mt.start();
  System.out.println(101);
 }
}

  也不用說,在基礎篇(一)中我們知道由於單CPU的原因,一般會先打印101,然后打印0到99。不過我們可以控制線程讓它按我們的意思來運行:

public class Test {
 public static void main(String[] args) throws Exception{
  MyThread mt = new MyThread();
  mt.start();
  mt.join();
  System.out.println(101);
 }
}

  好了,我們終於看到,mt實例對應的線程(假如我有時說mt線程請你不要怪我,不過我盡量不這么說)。在運行完成后,主線程才打印101。因為我們讓當前線程(這里是主線程)等待mt線程的運行結束。"在線程對象a上調用join()方法,就是讓當前正在執行的線程等待線程對象a對應的線程運行完成后才繼續運行。" 請大家一定要深刻理解並熟記這句話,而我這里引出這個知識點的目的是為了讓你繼續看下面的例子:

public class Test {
 public static void main(String[] args) throws Exception{
  MyThread mt = new MyThread();
  mt.start();
  mt.join();
  Thread.sleep(3000);
  mt.start();
 }
}

  當線程對象mt運行完成后,我們讓主線程休息一下,然后我們再次在這個線程對象上啟動線程。結果我們看到:

  Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException

  也就是這種線程對象一時運行一次完成后,它就再也不能運行第二次了。我們可以看一下它有具體實現:

public synchronized void start() {
 if (started)
  throw new IllegalThreadStateException();
  started = true;
  group.add(this);
  start0();
 }

  一個Thread的實例一旦調用start()方法,這個實例的started標記就標記為true,事實中不管這個線程后來有沒有執行到底,只要調用了一次start()就再也沒有機會運行了,這意味着:

  [通過Thread實例的start(),一個Thread的實例只能產生一個線程]

  那么如果要在一個實例上產生多個線程(也就是我們常說的線程池),我們應該如何做呢?這就是Runnable接口給我們帶來的偉大的功能。

class R implements Runnable{
 private int x = 0;
 public void run(){
  for(int i=0;i<100;i++){
    try{
     Thread.sleep(10);
    }catch(Exception e){}
    System.out.println(x++);
  }
 }
}

  正如它的名字一樣,Runnable的實例是可運行的,但它自己並不能直接運行,它需要被Thread對象來包裝才行運行:

public class Test {
 public static void main(String[] args) throws Exception{
  new Thread(new R()).start();
 }
}

  當然這個結果和mt.start()沒有什么區別。但如果我們把一個Runnable實例給Thread對象多次包裝,我們就可以看到它們實際是在同一實例上啟動線程:

public class Test {
 public static void main(String[] args) throws Exception{
  R r = new R();
  for(int i=0;i<10;i++)
    new Thread(r).start();
 }
}

  x是實例對象,但結果是x被加到了999,說明這10個線程是在同一個r對象上運行的。請大家注意,因為這個例子是在單CPU上運行的,所以沒有對多個線程同時操作共同的對象進行同步。這里是為了說明的方便而簡化了同步,而真正的環境中你無法預知程序會在什么環境下運行,所以一定要考慮同步。

  到這里我們做一個完整的例子來說明線程產生的方式不同而生成的線程的區別:

package debug;
import java.io.*;
import java.lang.Thread;
class MyThread extends Thread{
 public int x = 0;
 public void run(){
  System.out.println(++x);
 }
}

class R implements Runnable{
 private int x = 0;
 public void run(){
  System.out.println(++x);
 }
}
public class Test {
 public static void main(String[] args) throws Exception{
  for(int i=0;i<10;i++){
    Thread t = new MyThread();
    t.start();
  }
  Thread.sleep(10000);//讓上面的線程運行完成
  R r = new R();
  for(int i=0;i<10;i++){
    Thread t = new Thread(r);
    t.start();
  }
 }  
}

  上面10個線程對象產生的10個線程運行時打印了10次1。下面10個線程對象產生的10個線程運行時打印了1到10。我們把下面的10個線程稱為同一實例(Runnable實例)的多個線程。


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