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2024年3月19日发(作者：jsswitch编程入门书籍)
应用
il一一
科学
Java
多线程编程的探究
刘翠焕司海峰李素朵
(石家庄法商职业学院河北石家庄050091)
[摘要】通过对'Java多线稃编程的研究，得出了如何灵活、正确的使用多线程编程提高整个应用系统的性能，同时对在使用多线程编程中容易出现的问题，也
做出了提示，希望能对编程者有所帮助。
【关键词】线程优先级
中圈分类号：TP3
同步阻塞
文章编号；1671--7597(2--02文献标识码：^
线程本是操作系统的一个重要概念。多线程是指程序中同时存在着多
个执行体，他们按几条不同的执行线路共同工作，独立完成各自的功能而
互不干扰。使用多线程技术可以使系统同时运行多个执行体，减少程序的
响应时间，提高计算机资源的使用效率。正确的使用多线程技术可以提高
整个应用系统的性能．而多线程机制也是Java语言的一个重要特征。
一、如何在Java中宴现多线程
在Java中，创建线程有两种方法：一是通过创建Thread二类的子类来实
现，二是通过实现Runnable：接口的类来实现。下面我们就这来那各种方法
展开讨论。
(一)创建!Thread：类的子类
Thread类最重要的方法是run0。它为Thread类的方法start0
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l
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
MyThread
extendsThread
{
String
threadNeme：
intsecond：
。
int
times：
public
MyThread(Stringneme，int
x，int
m)
{
threadName=neme：
second=x：
times=m；
public
void
run0
{
try{
for(inti：o：i {System out．print II．threadNeme)： Sleep ICsecond)：} SysteL out．println(。线程”+threadNeme+。结束!”)： catch(InterruptedException e) ．{System．out．println(e)： } } public static voidmain(String argsU) (’Mythreadthreada=new Mythread(“A”，100，20。J’： Mythread threadb=new Mythread(。B”，200，20)： threada．start 0： threadh．start 0： } 这种法简单明了，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(如小程序必须继承自Applet 类)，则无法再继承Thread类，这时如果我们又不想建立一个新的类， 应该怎么办呢? 我们不妨来探索一种新的方法：我们不创建Thread类的子类，而是 直接使用它，那么我们只能将我们的方法作为参数传递给Thread类的实 例，有点类似回调函数。但是3ava没有指针，我们只能传递一个包含这 个方法的类的实例。那么如何限制这个类必须包含这一方法呢?当然是使 用接口l(虽然抽象类也可满足，但是需要继承。而我们之所以要采用这 种新方法，不就是为了避免继承带来的限制吗?) (二)通过实现!RunnabIe接口的类 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坶Thread implements Runnable {int count：l， number： publ ic MyThread(int nul) number 5 hem； System。out．println(。创建线程 ’ + number)]： } pubiic void run(]} whi le(true) System,out．println(’线程’+number+’：计数’+count)： if(++count=6)return； } public static void main(『'。String args[]) { for(int=0： i< 5； i++) new Thread(new MyThread(i+1))．start 0： } } 严格地说，创建!Thread子类的实例也是可行的，但是必须注意的是， 该子类必须没有覆盖1'hread类的run方法。否则该线程执行的将是子类 的run方法，而不是我们用以实现,Runnablej凄口的类的run方法，对此大家 不妨试验一下。 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，它的缺点在于．我们只能使用一套代码，若想创建多 个线程并使各个线程执行不同的代码，则仍必须额外创建类，如果这样的 话，在大多数情况下也许还不如直接用多个类分别继承Thread来得紧凑。 ：、缀程的优先曩 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 状态井等待获得CPU时间时，线程调度系统根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褶LCPU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。 回 翥霎Ⅵ裂器一㈧ 可以调用Thread类的方法getPriority0和setPriority()来存取线程 的优先级。线程的优先级界于1(MIN_PRIORITY)和lO(1IAxPRIORITY)之间， 缺省是5(NORM PRIORITY)． 兰、媛程的同步 由于同一进程的多个线程共享同～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中引入了“互斥锁”的标记，保 证任一时刻只能一个线程访问数据。synchronized关键字与互斥锁联系， 它包括两种用法：synchronized方法和synchronized块。 (--)synchronized方法 通过在方法声明中加入synchronized关键字来声明synchronized 方法。如：public synchronizedvoid accessVal(intnewVal)： 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。当然我们可以通过将访问类成 员变量的代码放到专门的方法中，将其声明为synchronized，并在主方法 中调用来解决这一问题，但是Java为我们提供了更好的懈决办法，那就是 synchronized块。 (二)synchronized块 通过synchronized关键字来声明synchronized块。语法如下： synchronized(syncObject)f／／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(如前所述，可以是类实例或类)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。 四、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。Java提供了大量方法来支持阻塞。 (一)SIeep0方法 sleep0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。 (二)suspend0和reeume0方法 两个方法配套使用，suspend0使得线程进入阻塞状态，并且不会自 动恢复，必须其对应的resume()被调用，才能使得线程重新进入可执行状 态．典型地，suspend()和resume()被用在等待另一个线程产生的结果的情 形：测试发现结果还没有产生后，让线程阻塞，另一个线程产生了结果 后，调用resume()使其恢复。 (--)Yiefd0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yield0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． 回 (四)wait0和notify0方法 两个方法配套使用，wait0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notify0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notify0被调用． (1)关于wait0和notify()方法两点说明：第一l调用notify0 方法导致解除阻塞的线程是从因调用该对象的wait0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wait0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． (2)wait0和notify0方法的特点：初看起来它们与suspend()和 resume0方法对没有什么分别，但是事实上它们是截然不同的。区别的核 心在于。前面叙述的所有方法，阻塞时都不会释放占用的锁(如果占用了 的话)，而这一对方法则相反。 首先，前面叙述的所有方法都隶属于Thread类，但是这一对方法却 直接隶属于Object类，也就是说，所有对象都拥有这一对方法。 其次，前面叙述的所有方法都可在任何位置调用，但是这一对方法却 必须在synchronized方法或块中调用。因为只有在synchronized方法或 块中当前线程才占有锁，才有锁可以释放。 wait()和notify()方法的上述特点决定了它们经常和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，它们的执行不会受到多线程机制的干扰，而这一对方法则相当于 block和wakeup原语(这一对方法均声明为synchronized)。它们的结 合使得我们可以实现操作系统上一系列精妙的进程间通信的算法(如信号 量算法)，并用于解决各种复杂的线程间通信问题。 suspend0方法和不指定超时期限的wait 0方法的调用都可能产生 死锁。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。 五、线程组 线程组是一个Java特有的概念，在Java中，线程组是类ThreadGroup 的对象，每个线程都隶属于唯一一个线程组，这个线程组在线程创建时指 定并在线程的整个生命期内都不能更改。你可以通过调用包含ThreadGroup 类型参数的Thread类构造函数来指定线程属的线程组，若没有指定，则线 程缺省地隶属于名为system的系统线程组。 Java允许我们对一个线程组中的所有线程同时进行操作，比如我们可 以通过调用线程组的相应方法来设置其中所有线程的优先级，也可以启动 或阻塞其中的所有线程。 Java的线程组机制的另一个重要作用是线程安全。线程组机制允许我 们通过分组来区分有不同安全特性的线程，对不同组的线程进行不同的处 理，还可以通过线程组的分层结构来支持不对等安全措施的采用。Java的 ThreadGroup类提供了大量的方法来方便我们对线程组树中的每一个线程 组以及线程组中的每一个线程进行操作。 六、结柬语 多线程的核心在于多个代码块并发执行，本质特点在于各代码块之间 的代码是乱序执行的。我们的程序是否需要多线程，就是要看这是否也是 它的内在特点是否符合多线程的特点。 参考文献： [1]‘面向对象程序设计Java语言>[M]，杜春涛，中国铁道出版社， 2007．8． ． [2]‘深入学习；Java多线程编程)[岫，美Bil lewisDaniel J Berg，电子工业出版社．2000．12． [3]‘深入浅RiJava多线程程序设计'论文百事通网站，2007．II．
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