java的多線程

時間：2025-11-04 00:25:28 java語言

java的多線程

　　認識多任務、多進程、單線程、多線程

　　要認識多線程就要從操作系統的原理說起。

　　以前古老的DOS操作系統(V 6.22)是單任務的，還沒有線程的概念，系統在每次只能做一件事情。比如你在copy東西的時候不能rename文件名。為了提高系統的利用效率，采用批處理來批量執行任務。

　　現在的操作系統都是多任務操作系統，每個運行的任務就是操作系統所做的一件事情，比如你在聽歌的同時還在用MSN和好友聊天。聽歌和聊天就是兩個任務，這個兩個任務是“同時”進行的。一個任務一般對應一個進程，也可能包含好幾個進程。比如運行的MSN就對應一個MSN的進程，如果你用的是windows系統，你就可以在任務管理器中看到操作系統正在運行的進程信息。

　　一般來說，當運行一個應用程序的時候，就啟動了一個進程，當然有些會啟動多個進程。啟動進程的時候，操作系統會為進程分配資源，其中最主要的資源是內存空間，因為程序是在內存中運行的。在進程中，有些程序流程塊是可以亂序執行的，并且這個代碼塊可以同時被多次執行。實際上，這樣的代碼塊就是線程體。線程是進程中亂序執行的代碼流程。當多個線程同時運行的時候，這樣的執行模式成為并發執行。

　　多線程的目的是為了最大限度的利用CPU資源。

　　Java編寫程序都運行在在Java虛擬機(JVM)中，在JVM的內部，程序的多任務是通過線程來實現的。每用java命令啟動一個java應用程序，就會啟動一個JVM進程。在同一個JVM進程中，有且只有一個進程，就是它自己。在這個JVM環境中，所有程序代碼的運行都是以線程來運行。

　　一般常見的Java應用程序都是單線程的。比如，用java命令運行一個最簡單的HelloWorld的Java應用程序時，就啟動了一個JVM進程，JVM找到程序程序的入口點main()，然后運行main()方法，這樣就產生了一個線程，這個線程稱之為主線程。當main方法結束后，主線程運行完成。JVM進程也隨即退出。

　　對于一個進程中的多個線程來說，多個線程共享進程的內存塊，當有新的線程產生的時候，操作系統不分配新的內存，而是讓新線程共享原有的進程塊的內存。因此，線程間的通信很容易，速度也很快。不同的進程因為處于不同的內存塊，因此進程之間的通信相對困難。

　　實際上，操作的系統的多進程實現了多任務并發執行，程序的多線程實現了進程的并發執行。多任務、多進程、多線程的前提都是要求操作系統提供多任務、多進程、多線程的支持。

　　在Java程序中，JVM負責線程的調度。線程調度是值按照特定的機制為多個線程分配CPU的使用權。

　　調度的模式有兩種：分時調度和搶占式調度。分時調度是所有線程輪流獲得CPU使用權，并平均分配每個線程占用CPU的時間;搶占式調度是根據線程的優先級別來獲取CPU的使用權。JVM的線程調度模式采用了搶占式模式。

　　所謂的“并發執行”、“同時”其實都不是真正意義上的“同時”。眾所周知，CPU都有個時鐘頻率，表示每秒中能執行cpu指令的次數。在每個時鐘周期內，CPU實際上只能去執行一條(也有可能多條)指令。操作系統將進程線程進行管理，輪流(沒有固定的順序)分配每個進程很短的一段是時間(不一定是均分)，然后在每個線程內部，程序代碼自己處理該進程內部線程的時間分配，多個線程之間相互的切換去執行，這個切換時間也是非常短的。因此多任務、多進程、多線程都是操作系統給人的一種宏觀感受，從微觀角度看，程序的運行是異步執行的。

　　Java語言的多線程需要操作系統的支持。

　　Java 虛擬機允許應用程序并發地運行多個執行線程。Java語言提供了多線程編程的擴展點，并給出了功能強大的線程控制API。

　　在Java中，多線程的實現有兩種方式：

　　擴展java.lang.Thread類

　　實現java.lang.Runnable接口

　　每個線程都有一個優先級，高優先級線程的執行優先于低優先級線程。每個線程都可以或不可以標記為一個守護程序。當某個線程中運行的代碼創建一個新 Thread 對象時，該新線程的初始優先級被設定為創建線程的優先級，并且當且僅當創建線程是守護線程時，新線程才是守護程序。

　　當 Java 虛擬機啟動時，通常都會有單個非守護線程(它通常會調用某個指定類的 main 方法)。Java 虛擬機會繼續執行線程，直到下列任一情況出現時為止：

　　調用了 Runtime 類的 exit 方法，并且安全管理器允許退出操作發生。

　　非守護線程的所有線程都已停止運行，無論是通過從對 run 方法的調用中返回，還是通過拋出一個傳播到 run 方法之外的異常。

　　線程的生命周期：

　　新建狀態：用new語句創建的線程對象處于新建狀態，此時它和其它的java對象一樣，僅僅在堆中被分配了內存

　　就緒狀態：當一個線程創建了以后，其他的線程調用了它的start()方法，該線程就進入了就緒狀態。處于這個狀態的線程位于可運行池中，等待獲得CPU的使用權

　　運行狀態：處于這個狀態的線程占用CPU,執行程序的代碼

　　阻塞狀態：當線程處于阻塞狀態時，java虛擬機不會給線程分配CPU，直到線程重新進入就緒狀態，它才有機會轉到運行狀態。

　　阻塞狀態分為三種情況：

　　1、位于對象等待池中的阻塞狀態：當線程運行時，如果執行了某個對象的wait()方法，java虛擬機就回把線程放到這個對象的等待池中

　　2、位于對象鎖中的阻塞狀態，當線程處于運行狀態時，試圖獲得某個對象的同步鎖時，如果該對象的同步鎖已經被其他的線程占用，JVM就會把這個線程放到這個對象的瑣池中。

　　3、其它的阻塞狀態：當前線程執行了sleep()方法，或者調用了其它線程的join()方法，或者發出了I/O請求時，就會進入這個狀態中。

　　一、創建并運行線程

　　當調用start方法后，線程開始執行run方法中的代碼。線程進入運行狀態。可以通過Thread類的isAlive方法來判斷線程是否處于運行狀態。當線程處于運行狀態時，isAlive返回true，當isAlive返回false時，可能線程處于等待狀態，也可能處于停止狀態。

　　二、掛起和喚醒線程

　　一但線程開始執行run方法，就會一直到這個run方法執行完成這個線程才退出。但在線程執行的過程中，可以通過兩個方法使線程暫時停止執行。這兩個方法是suspend和sleep。在使用suspend掛起線程后，可以通過resume方法喚醒線程。而使用sleep使線程休眠后，只能在設定的時間后使線程處于就緒狀態(在線程休眠結束后，線程不一定會馬上執行，只是進入了就緒狀態，等待著系統進行調度)。

　　雖然suspend和resume可以很方便地使線程掛起和喚醒，但由于使用這兩個方法可能會造成一些不可預料的事情發生，因此，這兩個方法被標識為deprecated(抗議)標記，這表明在以后的jdk版本中這兩個方法可能被刪除，所以盡量不要使用這兩個方法來操作線程。下面的代碼演示了sleep、suspend和resume三個方法的使用。

　　三、終止線程的三種方法

　　有三種方法可以使終止線程。

　　1. 使用退出標志，使線程正常退出，也就是當run方法完成后線程終止。

　　2. 使用stop方法強行終止線程(這個方法不推薦使用，因為stop和suspend、resume一樣，也可能發生不可預料的結果)。

　　3. 使用interrupt方法中斷線程。

　　數據同步：

　　線程同步的特征：

　　1、如果一個同步代碼塊和非同步代碼塊同時操作共享資源，仍然會造成對共享資源的競爭。因為當一個線程執行一個對象的同步代碼塊時，其他的線程仍然可以執行對象的非同步代碼塊。(所謂的線程之間保持同步，是指不同的線程在執行同一個對象的同步代碼塊時，因為要獲得對象的同步鎖而互相牽制)

　　2、每個對象都有唯一的同步鎖

　　3、在靜態方法前面可以使用synchronized修飾符。

　　4、當一個線程開始執行同步代碼塊時，并不意味著必須以不間斷的方式運行，進入同步代碼塊的線程可以執行Thread.sleep()或者執行Thread.yield()方法，此時它并不釋放對象鎖，只是把運行的機會讓給其他的線程。

　　5、 Synchronized聲明不會被繼承，如果一個用synchronized修飾的方法被子類覆蓋，那么子類中這個方法不在保持同步，除非用synchronized修飾。