Java多線程編程基礎(chǔ)之線程對象
2006-08-27 05:00作者:出處:bea責(zé)任編輯:方舟
在進(jìn)入java平臺(tái)的線程對象之前,基于基礎(chǔ)篇(一)的一些問題,我先插入兩個(gè)基本概念。
[線程的并發(fā)與并行]
在單CPU系統(tǒng)中,系統(tǒng)調(diào)度在某一時(shí)刻只能讓一個(gè)線程運(yùn)行,雖然這種調(diào)試機(jī)制有多種形式(大多數(shù)是時(shí)間片輪巡為主),但無論如何,要通過不斷切換需要運(yùn)行的線程讓其運(yùn)行的方式就叫并發(fā)(concurrent)。而在多CPU系統(tǒng)中,可以讓兩個(gè)以上的線程同時(shí)運(yùn)行,這種可以同時(shí)讓兩個(gè)以上線程同時(shí)運(yùn)行的方式叫做并行(parallel)。
在上面包括以后的所有論述中,請各位朋友諒解,我無法用最準(zhǔn)確的詞語來定義儲(chǔ)如并發(fā)和并行這類術(shù)語,但我以我的經(jīng)驗(yàn)?zāi)芡ㄋ椎馗嬖V大家它是怎么一回事,如果您看到我說的一些"標(biāo)準(zhǔn)"文檔上說的不一樣,只要意思一致,那您就不要挑刺了。
[JAVA線程對象]
現(xiàn)在我們來開始考察JAVA中線程對象。
在JAVA中,要開始一個(gè)線程,有兩種方式。一是直接調(diào)用Thread實(shí)例的start()方法,二是
將Runable實(shí)例傳給一個(gè)Thread實(shí)例然后調(diào)用它的start()方法。
在前面已經(jīng)說過,線程對象和線程是兩個(gè)完全不同的概念。這里我們再次深入一下,生成一個(gè)線程的實(shí)例,并不代表啟動(dòng)了線程。而啟動(dòng)線程是說在某個(gè)線程對象上啟動(dòng)了該實(shí)例對應(yīng)的線程,當(dāng)該線程結(jié)束后,并不會(huì)就立即消失。
對于從很多書籍上可以看到的基礎(chǔ)知識(shí)我就不用多說了。既然是基礎(chǔ)知識(shí),我也著重于從普通文檔上讀不到的內(nèi)容。所以本節(jié)我重點(diǎn)要說的是兩種線程對象產(chǎn)生線程方式的區(qū)別。
如果我們生成MyThread的一個(gè)實(shí)例,然后調(diào)用它的start()方法,那么就產(chǎn)生了這個(gè)實(shí)例對應(yīng)的線程:
不用說,最終會(huì)打印出0到99,現(xiàn)在我們稍微玩一點(diǎn)花樣:
也不用說,在基礎(chǔ)篇(一)中我們知道由于單CPU的原因,一般會(huì)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(yùn)行:
好了,我們終于看到,mt實(shí)例對應(yīng)的線程(假如我有時(shí)說mt線程請你不要怪我,不過我盡量不這么說)。在運(yùn)行完成后,主線程才打印101。因?yàn)槲覀冏尞?dāng)前線程(這里是主線程)等待mt線程的運(yùn)行結(jié)束。"在線程對象a上調(diào)用join()方法,就是讓當(dāng)前正在執(zhí)行的線程等待線程對象a對應(yīng)的線程運(yùn)行完成后才繼續(xù)運(yùn)行。" 請大家一定要深刻理解并熟記這句話,而我這里引出這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的目的是為了讓你繼續(xù)看下面的例子:
當(dāng)線程對象mt運(yùn)行完成后,我們讓主線程休息一下,然后我們再次在這個(gè)線程對象上啟動(dòng)線程。結(jié)果我們看到:
Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException
也就是這種線程對象一時(shí)運(yùn)行一次完成后,它就再也不能運(yùn)行第二次了。我們可以看一下它有具體實(shí)現(xiàn):
一個(gè)Thread的實(shí)例一旦調(diào)用start()方法,這個(gè)實(shí)例的started標(biāo)記就標(biāo)記為true,事實(shí)中不管這個(gè)線程后來有沒有執(zhí)行到底,只要調(diào)用了一次start()就再也沒有機(jī)會(huì)運(yùn)行了,這意味著:
[通過Thread實(shí)例的start(),一個(gè)Thread的實(shí)例只能產(chǎn)生一個(gè)線程]
那么如果要在一個(gè)實(shí)例上產(chǎn)生多個(gè)線程(也就是我們常說的線程池),我們應(yīng)該如何做呢?這就是Runnable接口給我們帶來的偉大的功能。
正如它的名字一樣,Runnable的實(shí)例是可運(yùn)行的,但它自己并不能直接運(yùn)行,它需要被Thread對象來包裝才行運(yùn)行:
當(dāng)然這個(gè)結(jié)果和mt.start()沒有什么區(qū)別。但如果我們把一個(gè)Runnable實(shí)例給Thread對象多次包裝,我們就可以看到它們實(shí)際是在同一實(shí)例上啟動(dòng)線程:
x是實(shí)例對象,但結(jié)果是x被加到了999,說明這10個(gè)線程是在同一個(gè)r對象上運(yùn)行的。請大家注意,因?yàn)檫@個(gè)例子是在單CPU上運(yùn)行的,所以沒有對多個(gè)線程同時(shí)操作共同的對象進(jìn)行同步。這里是為了說明的方便而簡化了同步,而真正的環(huán)境中你無法預(yù)知程序會(huì)在什么環(huán)境下運(yùn)行,所以一定要考慮同步。
到這里我們做一個(gè)完整的例子來說明線程產(chǎn)生的方式不同而生成的線程的區(qū)別:
上面10個(gè)線程對象產(chǎn)生的10個(gè)線程運(yùn)行時(shí)打印了10次1。下面10個(gè)線程對象產(chǎn)生的10個(gè)線程運(yùn)行時(shí)打印了1到10。我們把下面的10個(gè)線程稱為同一實(shí)例(Runnable實(shí)例)的多個(gè)線程。
下節(jié)我們將研究線程對象方法,還是那句話,一般文檔中可以讀到的內(nèi)容我不會(huì)介紹太多
[線程的并發(fā)與并行]
在單CPU系統(tǒng)中,系統(tǒng)調(diào)度在某一時(shí)刻只能讓一個(gè)線程運(yùn)行,雖然這種調(diào)試機(jī)制有多種形式(大多數(shù)是時(shí)間片輪巡為主),但無論如何,要通過不斷切換需要運(yùn)行的線程讓其運(yùn)行的方式就叫并發(fā)(concurrent)。而在多CPU系統(tǒng)中,可以讓兩個(gè)以上的線程同時(shí)運(yùn)行,這種可以同時(shí)讓兩個(gè)以上線程同時(shí)運(yùn)行的方式叫做并行(parallel)。
在上面包括以后的所有論述中,請各位朋友諒解,我無法用最準(zhǔn)確的詞語來定義儲(chǔ)如并發(fā)和并行這類術(shù)語,但我以我的經(jīng)驗(yàn)?zāi)芡ㄋ椎馗嬖V大家它是怎么一回事,如果您看到我說的一些"標(biāo)準(zhǔn)"文檔上說的不一樣,只要意思一致,那您就不要挑刺了。
[JAVA線程對象]
現(xiàn)在我們來開始考察JAVA中線程對象。
在JAVA中,要開始一個(gè)線程,有兩種方式。一是直接調(diào)用Thread實(shí)例的start()方法,二是
將Runable實(shí)例傳給一個(gè)Thread實(shí)例然后調(diào)用它的start()方法。
在前面已經(jīng)說過,線程對象和線程是兩個(gè)完全不同的概念。這里我們再次深入一下,生成一個(gè)線程的實(shí)例,并不代表啟動(dòng)了線程。而啟動(dòng)線程是說在某個(gè)線程對象上啟動(dòng)了該實(shí)例對應(yīng)的線程,當(dāng)該線程結(jié)束后,并不會(huì)就立即消失。
對于從很多書籍上可以看到的基礎(chǔ)知識(shí)我就不用多說了。既然是基礎(chǔ)知識(shí),我也著重于從普通文檔上讀不到的內(nèi)容。所以本節(jié)我重點(diǎn)要說的是兩種線程對象產(chǎn)生線程方式的區(qū)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(gè)實(shí)例,然后調(diào)用它的start()方法,那么就產(chǎn)生了這個(gè)實(shí)例對應(yīng)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(huì)打印出0到99,現(xiàn)在我們稍微玩一點(diǎn)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(chǔ)篇(一)中我們知道由于單CPU的原因,一般會(huì)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(yùn)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,我們終于看到,mt實(shí)例對應(yīng)的線程(假如我有時(shí)說mt線程請你不要怪我,不過我盡量不這么說)。在運(yùn)行完成后,主線程才打印101。因?yàn)槲覀冏尞?dāng)前線程(這里是主線程)等待mt線程的運(yùn)行結(jié)束。"在線程對象a上調(diào)用join()方法,就是讓當(dāng)前正在執(zhí)行的線程等待線程對象a對應(yīng)的線程運(yùn)行完成后才繼續(xù)運(yùn)行。" 請大家一定要深刻理解并熟記這句話,而我這里引出這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的目的是為了讓你繼續(xù)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(dāng)線程對象mt運(yùn)行完成后,我們讓主線程休息一下,然后我們再次在這個(gè)線程對象上啟動(dòng)線程。結(jié)果我們看到:
Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException
也就是這種線程對象一時(shí)運(yùn)行一次完成后,它就再也不能運(yùn)行第二次了。我們可以看一下它有具體實(shí)現(xiàn):
public synchronized void start() { if (started) throw new IllegalThreadStateException(); started = true; group.add(this); start0(); } |
一個(gè)Thread的實(shí)例一旦調(diào)用start()方法,這個(gè)實(shí)例的started標(biāo)記就標(biāo)記為true,事實(shí)中不管這個(gè)線程后來有沒有執(zhí)行到底,只要調(diào)用了一次start()就再也沒有機(jī)會(huì)運(yùn)行了,這意味著:
[通過Thread實(shí)例的start(),一個(gè)Thread的實(shí)例只能產(chǎn)生一個(gè)線程]
那么如果要在一個(gè)實(shí)例上產(chǎn)生多個(gè)線程(也就是我們常說的線程池),我們應(yīng)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(shí)例是可運(yùn)行的,但它自己并不能直接運(yùn)行,它需要被Thread對象來包裝才行運(yùn)行:
public class Test { public static void main(String[] args) throws Exception{ new Thread(new R()).start(); } } |
當(dāng)然這個(gè)結(jié)果和mt.start()沒有什么區(qū)別。但如果我們把一個(gè)Runnable實(shí)例給Thread對象多次包裝,我們就可以看到它們實(shí)際是在同一實(shí)例上啟動(dòng)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(shí)例對象,但結(jié)果是x被加到了999,說明這10個(gè)線程是在同一個(gè)r對象上運(yùn)行的。請大家注意,因?yàn)檫@個(gè)例子是在單CPU上運(yùn)行的,所以沒有對多個(gè)線程同時(shí)操作共同的對象進(jìn)行同步。這里是為了說明的方便而簡化了同步,而真正的環(huán)境中你無法預(yù)知程序會(huì)在什么環(huán)境下運(yùn)行,所以一定要考慮同步。
到這里我們做一個(gè)完整的例子來說明線程產(chǎn)生的方式不同而生成的線程的區(qū)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(yùn)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(gè)線程對象產(chǎn)生的10個(gè)線程運(yùn)行時(shí)打印了10次1。下面10個(gè)線程對象產(chǎn)生的10個(gè)線程運(yùn)行時(shí)打印了1到10。我們把下面的10個(gè)線程稱為同一實(shí)例(Runnable實(shí)例)的多個(gè)線程。
下節(jié)我們將研究線程對象方法,還是那句話,一般文檔中可以讀到的內(nèi)容我不會(huì)介紹太多