1. 并发:进程与线程
关于并发,一个最直观的例子就是你可以同时 听歌还能上网,能用Word。即使在同一个程序中,也可能要同时完成多个任务,比如音乐播放器,你一边听着一首歌,另一边还同时下载其他歌曲,你还想改变 一下外观,这些任务之所以能完成,就是基于并发的概念。Java语言从语言级别到API都提供了对并发的支持。
即使计算机只有一个单核的处理器,也经常存 在多个进程和线程。操作系统的时间片机制为多进程和多线程提供支持,此时在具体的某一个,只有一个线程能执行任务,但是由于时间片切换非常快,给人感觉好 像同时运行的样子。现在多处理器和多核单处理器越来越普遍,可以实现真正意义上的并发。但是要记住,即使是单个处理器,多个核也能实现并发。
1.1 进程
进程有自己独立的运行环境,包括完整的 系统资源,尤其是用于自己独立的内存空间。进程经常和应用程序(application、program)等同,但实际上一个应用程序背后可能有多个进程 存在,进程之间通过Inter Process Communication(IPC)机制进行通信,比如管道(pipes)和套接字(sockets)。IPC不仅用于同一台机器上的进程通信,也支持 不同机器上的进程之间的通信。Java虚拟机的实现一般都是单个进程,Java程序可以使用ProcessBuilder对象创建多个进程。多进程 Java程序不在这里讨论。
1.2 线程
线程存在于进程中,每个进程至少有一个 线程。同一个进程内的线程共享进程资源,比如内存空间、打开的文件等。线程也被称为轻量级进程,“轻量级”是指创建一个线程所需要的系统资源开销比进程 小,另外,线程之间的切换开销也比进程间小。这使得程序更加高效,但是由于共享进程资源,也可以导致问题,比如不同步。每个线程都定义了单独的执行路径, 是能够调度的最小代码单元。
2. 创建线程
在Java中创建线程一般有两种方式。1)实现Runnable接口,把要在线程中执行的代码放在run方法当中,然后将Runnable作为Thread的构造参数传递给Thread构造器。2)拓展Thread类,重写run方法执行想要的程序片段。
2.1 实现Runnable接口
Runnable接口定义了唯一的run方法,通过在自己的类中实现这一接口,然后将Runnable实例传递给线程类Thread构造函数。下面的代码中实现了一个FirstRunnable的类,实现了Runnable接口的run方法。简单输出一条语句。
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;">public class FirstRunnable implements Runnable {
- /*
- * The code to be executed in thread
- */
- @Override
- public void run() {
- System.out.println("I am born from: "
- + Thread.currentThread().getName());
- // 线程的静态方法都是针对当前线程的操作
- }
- }</span>
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;">public class Schedule {
- /**
- * @param args
- * @throws InterruptedException
- */
- public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
- // create a new thread from main thread
- Thread thread = new Thread(new FirstRunnable());
- thread.start();
- //thread.join();
- System.out.println("I am from: " + Thread.currentThread().getName());
- }
- }
- </span>
2.2 继承Thread
除了实现Runnable接口以外,还可以直接继承Thread类,重写run方法。
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;">/**
- * @author Brandon B. Lin
- *
- */
- public class SubclassThread extends Thread {
- @Override
- public void run() {
- System.out.println("I am born from: " + Thread.currentThread().getName());
- }
- /**
- * @param args
- */
- public static void main(String[] args) {
- SubclassThread thread = new SubclassThread();
- thread.start();
- System.out.println("I am born from: " + Thread.currentThread().getName());
- }
- }
- </span>
2.3 选择哪一种方式
我们来看看Thread类的构造器和run方法是如何工作的,为什么可以选择这两种方式。第一种方法中,向Thread构造器传递了要执行的目标代码,这个构造器代码如下:
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> public Thread(Runnable target) {
- init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
- }</span>
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> public Thread() {
- init(null, null, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
- }</span>
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> @Override
- public void run() {
- if (target != null) {
- target.run();
- }
- }</span>
当我们继承Thread类重写run方 法的时候,线程运行的就是run方法的代码,因此,这两种方式本质上都是一回事。那么到底实践中应该选择哪种方式?JDK给出的建议是,只有当类正在以某 种方式增强或者修改时,才应该对类进行拓展。因此,如果不重写Thread类中run之外的方法,最好的方式是实现Runnable接口。这样可以把线程 执行的代码和对线程的控制分离开来,是一种很好的编程风格。具体地,Thread类中还定义了其他一些管理线程的方法,比如start方法用于启动线 程,getName获取线程名字,getID获取线程ID等。这些方法都是对线程的管理和控制,而线程具体执行的内容,在Runnable的run方法定 义,这种分离,把任务实体和执行任务的实体分开,使得代码更加清晰,更加容易复用和维护。(这应该是一种设计模式,应该好好研究!)
另外,如果通过继承Thread类,也就意味着不能再继承其他的类。而实现Runnable接口,仍然允许我们继承其他类,这也是一个优点。
3. Thread类的几个方法
Thread类提供了多种形式的构造函数,除此以外还定义了一些用于管理的使用方法。这些方法大致上可以分为两类:静态和非静态。静态方法提供当前线程的一些信息或者影像当前线程的状态。所谓的当前线程,就是调用该方法的线程。比如我们在run方法中调用静态方法:
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> @Override
- public void run() {
- System.out.println("I am born from: "
- + Thread.currentThread().getName());
- try {
- Thread.sleep(1000);
- } catch (InterruptedException e) {
- // TODO Auto-generated catch block
- e.printStackTrace();
- }
- // 线程的静态方法都是针对当前线程的操作
- }</span>
对于Thread中的非静态方法,它们是由其他线程调用,用于管理线程对象。比如在main方法中:
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
- // create a new thread from main thread
- Thread thread = new Thread(new FirstRunnable());
- thread.start();
- //thread.join();
- System.out.println("I am from: " + Thread.currentThread().getName());
- }</span>
理解这两类方法的区别很重要,程序中的所有代码,都有一个特定的线程来执行它,单线程程序中就是由主线程执行。
3.1 Thread构造函数
Thread提供了多种构造函数。可以指定线程执行的Runnable目标、线程名称、线程所属线程组等。这里先列出没有指定线程组的几个构造函数,
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> public Thread()
- public Thread(Runnable target)
- public Thread(String name) </span>
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> public Thread(Runnable target, String name)</span>
3.2 Thread方法
3.2.1 sleep:暂停当前线程
Thrad.sleep方法用于暂停当前线程的执行一段时间,给其他线程或者同一台电脑上的其他程序(进程)让出运行时间。这个方法有两种不同的重载形式:
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;
- public static void sleep(long millis, int nanos) throws InterruptedException</span></span></span>
下面的例子每次循环中暂停主线程(当前线程)4秒:
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> public class SleepMessages {
- public static void main(String args[])
- throws InterruptedException {
- String importantInfo[] = {
- "Mares eat oats",
- "Does eat oats",
- "Little lambs eat ivy",
- "A kid will eat ivy too"
- };
- for (int i = 0;
- i < importantInfo.length;
- i++) {
- //Pause for 4 seconds
- Thread.sleep(4000);
- //Print a message
- System.out.println(importantInfo[i]);
- }
- }
- }</span>
3.2.2 中断
中断是一种信号,用于提醒被中断的线程停下手头正在做的事情,转而做些其他事情。如何处理中断取决于我们的代码,但是结束线程是很常见的一种方式,或者用其他方式处理中断。下面是一个中断的例子,一个线程休眠10秒,主线程调用它的interrupt方法中断:
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;">public class FirstRunnable implements Runnable {
- /*
- * The code to be executed in a separately thread
- */
- @Override
- public void run() {
- System.out.println("I am born from: "
- + Thread.currentThread().getName());
- try {
- Thread.sleep(10_000);
- } catch (InterruptedException e) {
- System.out.println("Oh My God. I am interrupted!");
- }
- // 线程的静态方法都是针对当前线程的操作
- }
- }
- public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
- // create a new thread from main thread
- Thread thread = new Thread(new FirstRunnable());
- thread.start();
- thread.interrupt();
- }</span>
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;">/**
- * @author Brandon B. Lin
- *
- */
- public class HeavyRunnable implements Runnable {
- @Override
- public void run() {
- for (int i=0; i<20; i++) {
- heavyWorh("" + i);
- if (Thread.interrupted()) {
- System.out.println("I am interrupted!");</span>
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> return;
- }
- }
- }
- // do something taking long time
- private void heavyWorh(String input) {
- for(int i = 0; i 500_000_000; i ++) {
- new String(input);
- }
- }
- }
- </span>
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
- // create a new thread from main thread
- Thread thread = new Thread(new HeavyRunnable());
- thread.start();
- Thread.sleep(2_000);
- thread.interrupt();
- }</span>
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;">if (Thread.interrupted()) {
- throw new InterruptedException();
- }</span>
线程中断机制是通过内部一个叫中断状态标记来实现的。如果调用静态方法Thread.interrupted(),这个标记被清零,但是如果调用实例方法isInterrupted()查询某个线程的状态,该线程的中断标记不会改变。看一下源码:
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> public boolean isInterrupted() {
- return isInterrupted(false);
- }</span>
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> public static boolean interrupted() {
- return currentThread().isInterrupted(true);
- }</span>
- <span style="font-family:SimHei;font-size:14px;"> private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);</span>
如果在查询之前为false,则返回false,并保持状态位不变还是false。
如果状态为查询之前为true,返回true,一样保持状态位为true。
而对于interrupted这个静态方法,情况不一样:
如果查询之前为false,则返回false,且保持false不变。
如果查询之前为true,则返回true,并且将状态标记清零,即变为false。
另外,抛出InterruptedException异常一般也将标记清零。
3.2.3 Join方法
实例方法用于等待某个线程完成
http://blog.csdn.net/bingduanlbd/article/details/28872817
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