Java程序中的多线程

　　在Java程序中使用多线程要比在 C 或 C++ 中容易得多，这是因为 Java 编程语言提供了语言级的支持。通过简单的编程示例来说明 Java 程序中的多线程是多么直观。读完以后，用户应该能够编写简单的多线程程序。

　　为什么会排队等待？

　　下面的这个简单的 Java 程序完成四项不相关的任务。这样的程序有单个控制线程，控制在这四个任务之间线性地移动。此外，因为所需的资源 - 打印机、磁盘、数据库和显示屏 -- 由于硬件和软件的限制都有内在的潜伏时间，所以每项任务都包含明显的等待时间。因此，程序在访问数据库之前必须等待打印机完成打印文件的任务，等等。如果您正在等待程序的完成，则这是对计算资源和您的时间的一种拙劣使用。改进此程序的一种方法是使它成为多线程的。

　　四项不相关的任务

class myclass {
   print_a_file();
   access_database();
   }

　　在本例中，每项任务在开始之前必须等待前一项任务完成，即使所涉及的任务毫不相关也是这样。但是，在现实生活中，我们经常使用多线程模型。我们在处理某些任务的同时也可以让孩子、配偶和父母完成别的任务。例如，我在写信的同时可能打发我的儿子去邮局买邮票。用软件术语来说，这称为多个控制（或执行）线程。

　　可以用两种不同的方法来获得多个控制线程

　　☆ 多个进程

　　☆ 线程

　　使用 Java 编程语言实现线程

　　Java 编程语言使多线程如此简单有效，以致于某些程序员说它实际上是自然的。尽管在 Java 中使用线程比在其他语言中要容易得多，仍然有一些概念需要掌握。要记住的一件重要的事情是 main() 函数也是一个线程，并可用来做有用的工作。程序员只有在需要多个线程时才需要创建新的线程。

　　Thread 类

　　创建两个新线程

import java.util.*;

class TimePrinter extends Thread {
   String name;
    pauseTime = x;
   }

   public void run() {
     try {
         Date(System.currentTimeMillis()));
     } catch(Exception e) {
     }
   }

   static public void main(String args) {
    tp1.start();
    tp2.start();
   }

　　在本例中，我们可以看到一个简单的程序，它按两个不同的时间间隔（1 秒和 3 秒）在屏幕上显示当前时间。这是通过创建两个新线程来完成的，包括 main() 共三个线程。但是，因为有时要作为线程运行的类可能已经是某个类层次的一部分，所以就不能再按这种机制创建线程。虽然在同一个类中可以实现任意数量的接口，但 Java 编程语言只允许一个类有一个父类。同时，某些程序员避免从 Thread 类导出，因为它强加了类层次。对于这种情况，就要 runnable 接口。|||

　　Runnable 接口

　　创建两个新线程而不强加类层次

import java.util.*;

class TimePrinter implements Runnable {
   String name;
    pauseTime = x;
   }

   public void run() {
     try {
         Date(System.currentTimeMillis()));
     } catch(Exception e) {
     }
   }

   static public void main(String args) {
    t1.start();
    t2.start();
   }

　　请注意，当使用 runnable 接口时，您不能直接创建所需类的对象并运行它；必须从 Thread 类的一个实例内部运行它。许多程序员更喜欢 runnable 接口，因为从 Thread 类继承会强加类层次。

　　synchronized 关键字

　　一个银行中的多项活动

public class Account {
   float amount;
    holderName = name;
   }

   public void deposit(float amt) {
   }

   public void withdraw(float amt) {
   }

   public float checkBalance() {
   }

　　在此代码样例中潜伏着一个错误。如果此类用于单线程应用程序，不会有任何问题。但是，在多线程应用程序的情况中，不同的线程就有可能同时访问同一个 Account 对象，比如说一个联合帐户的所有者在不同的 ATM 上同时进行访问。在这种情况下，存入和支出就可能以这样的方式发生：一个事务被另一个事务覆盖。这种情况将是灾难性的。但是，Java 编程语言提供了一种简单的机制来防止发生这种覆盖。每个对象在运行时都有一个关联的锁。这个锁可通过为方法添加关键字 synchronized 来获得。这样，修订过的 Account 对象（如下所示）将不会遭受像数据损坏这样的错误

　　对一个银行中的多项活动进行同步处理

public class Account {
   float amount;
    holderName = name;
   }

   public synchronized void deposit(float amt) {
   }

   public synchronized void withdraw(float amt) {
   }

   public float checkBalance() {
   }

　　deposit() 和 withdraw() 函数都需要这个锁来进行操作，所以当一个函数运行时，另一个函数就被阻塞。请注意， checkBalance() 未作更改，它严格是一个读函数。因为 checkBalance() 未作同步处理，所以任何其他方法都不会阻塞它，它也不会阻塞任何其他方法，不管那些方法是否进行了同步处理。

　　Java 编程语言中的高级多线程支持

　　线程组

　　线程间发信

　　屏蔽同步

public class BSync {
   int currentThreads;

   public BSync(int x) {
    currentThreads = 0;

   public synchronized void waitForAll() {
    if(currentThreads < totalThreads) {
       wait();
    }
     currentThreads = 0;
    }
}

　　当对一个线程调用 wait() 时，该线程就被有效阻塞，只到另一个线程对同一个对象调用 notify() 或 notifyAll() 为止。因此，在前一个示例中，不同的线程在完成它们的工作以后将调用 waitForAll() 函数，最后一个线程将触发 notifyAll() 函数，该函数将释放所有的线程。第三个函数 notify() 只通知一个正在等待的线程，当对每次只能由一个线程使用的资源进行访问限制时，这个函数很有用。但是，不可能预知哪个线程会获得这个通知，因为这取决于 Java 虚拟机 (JVM) 调度算法。|||

　　将 CPU 让给另一个线程

　　守护线程

　　避免不提倡使用的方法

　　不提倡使用的方法是为支持向后兼容性而保留的那些方法，它们在以后的版本中可能出现，也可能不出现。Java 多线程支持在版本 1.1 和版本 1.2 中做了重大修订，stop()、suspend() 和 resume() 函数已不提倡使用。这些函数在 JVM 中可能引入微妙的错误。虽然函数名可能听起来很诱人，但请抵制诱惑不要使用它们。

　　调试线程化的程序

　　在线程化的程序中，可能发生的某些常见而讨厌的情况是死锁、活锁、内存损坏和资源耗尽。

　　死锁

　　活锁

　　内存损坏

　　资源耗尽

　　调试大量的线程

　　有时一个程序因为有大量的线程在运行而极难调试。在这种情况下，下面的这个类可能会派上用场

public class Probe extends Thread {
   public void run() {

    while(true) {
     Thread.enumerate(x);

     for(int i=0; i< 100; i++) {
     if(t == null)
     else
       + ""t" + t.isAlive() + ""t" + t.isDaemon());
    }
}

　　限制线程优先级和调度

　　Java 线程模型涉及可以动态更改的线程优先级。本质上，线程的优先级是从 1 到 10 之间的一个数字，数字越大表明任务越紧急。JVM 标准首先调用优先级较高的线程，然后才调用优先级较低的线程。但是，该标准对具有相同优先级的线程的处理是随机的。如何处理这些线程取决于基层的操作系统策略。在某些情况下，优先级相同的线程分时运行；在另一些情况下，线程将一直运行到结束。请记住，Java 支持 10 个优先级，基层操作系统支持的优先级可能要少得多，这样会造成一些混乱。因此，只能将优先级作为一种很粗略的工具使用。最后的控制可以通过明智地使用 yield() 函数来完成。通常情况下，请不要依靠线程优先级来控制线程的状态。

　　小结

　　说明了在 Java 程序中如何使用线程。像是否应该使用线程这样的更重要的问题在很大程序上取决于手头的应用程序。决定是否在应用程序中使用多线程的一种方法是，估计可以并行运行的代码量。并记住以下几点

　　☆ 使用多线程不会增加 CPU 的能力。但是如果使用 JVM 的本地线程实现，则不同的线程可以在不同的处理器上同时运行（在多 CPU 的机器中），从而使多 CPU 机器得到充分利用。 
☆ 当应用程序必须等待缓慢的资源（如网络连接或数据库连接）时，或者当应用程序是非交互式的时，多线程通常是有利的。 

　　某些程序员可能在 C 和其他语言中使用过线程，在那些语言中对线程没有语言支持。这些程序员可能通常都被搞得对线程失去了信心。