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第 七 章 多 线 程
7.1 多 线 程 的 概 念
多 线 程 编 程 的 含 义 是 你 可 将 程 序 任 务 分 成 几 个 并 行 的
子 任 务。 特 别 是 在 网 络 编 程 中， 你 会 发 现 很 多 功 能 是 可
以 并 发 执 行 的。 比 如 网 络 传 输 速 度 较 慢， 用 户 输 入 速 度
较 慢， 你 可 以 用 两 个 独 立 的 线 程 去 完 成 这 ?copy; 功 能， 而
不 影 响 正 常 的 显 示 或 其 他 功 能。 多 线 程 是 与 单 线 程 比 较
而 言 的， 普 通 的WINDOWS采 用 单 线 程 程 序 结 构， 其 工 作 原 理
是： 主 程 序 有 一 个 消 息 循 环， 不 断 从 消 息 队 列 中 读 入 消
息 来 决 定 下 一 步 所 要 干 的 事 情， 一 般 是 一 个 子 函 数， 只
有 等 这 个 子 函 数 执 行 完 返 回 后， 主 程 序 才 能 接 收 另 外 的
消 息 来 执 行。 比 如 子 函 数 功 能 是 在 读 一 个 网 络 数 据， 或
读 一 个 文 件， 只 有 等 读 完 这 ?copy; 数 据 或 文 件 才 能 接 收
下 一 个 消 息。 在 执 行 这 个 子 函 数 过 程 中 你 什 么 也 不 能
干。 但 往 往 读 网 络 数 据 和 等 待 用 户 输 入 有 很 多 时 间 处 于
等 待 状 态， 多 线 程 利 用 这 个 特 点 将 任 务 分 成 多 个 并 发 任
务 后， 就 可 以 解 决 这 个 问 题。
7.1.1 Java线 程 的 模 型
Java的 设 计 思 想 是 建 立 在 当 前 大 多 数 操 作 系 统 都 实 现
了 线 程 调 度。Java虚 拟 机 的 很 多 任 务 都 依 赖 线 程 调 度， 而
且 所 有 的 类 库 都 是 为 多 线 程 设 计 的。 实 时 上，Java支 持
Macintosh和Ms-dos 的 平 台 ?reg; 所 以 迟 迟 未 出 来 就 是 因 为 这
两 个 平 台 都 不 支 持 多 线 程。Java利 用 多 线 程 实 现 了 整 个
执 行 环 境 是 异 步 的。 在Java程 序 里 没 有 主 消 息 循 环。 如 果
一 个 线 程 等 待 读 取 网 络 数 据， 它 可 以 运 行 但 不 停 止 系 统
的 其 他 线 程 执 行。 用 于 处 理 用 户 输 入 的 线 程 大 多 时 间 是
等 待 用 户 敲 键 盘 或 击 鼠 标。 你 还 可 以 使 动 画 的 每 一
帧 ?reg; 间 停 顿 一 秒 而 并 不 使 系 统 暂 停。 一 ?copy; 线 程 启
动 后， 它 可 以 被 挂 起， 暂 时 不 让 它 执 行。 挂 起 的 线 程 可 以
重 新 恢 复 执 行。 任 何 时 间 线 程 都 可 以 被 停 止， 被 停 止 的
线 程 就 不 能 再 重 新 启 动。 Java语 言 里， 线 程 表 现 为 线 程
类， 线 程 类 封 装 了 所 有 需 要 的 线 程 操 作 控 制。 在 你 心 里，
必 须 很 清 晰 地 区 分 开 线 程 对 象 和 运 行 线 程， 你 可 以 将 线
程 对 象 看 作 是 运 行 线 程 的 控 制 面 板。 在 线 程 对 象 里 有 很
多 函 数 来 控 制 一 个 线 程 是 否 运 行， 睡 眠， 挂 起 或 停 止。 线
程 类 是 控 制 线 程 行 为 的 唯 一 的 手 段。 一 ?copy; 一 个Java程
序 启 动 后， 就 已 经 有 一 个 线 程 在 运 行。 你 可 通 过 调 用
Thread.currentThread 函 数 来 查 看 当 前 运 行 的 是 哪 一 个 线 程。
一 ?copy; 你 得 到 一 个 线 程 的 控 制 柄， 你 就 可 以 作 一 ?copy;
很 有 趣 的 事 情， 即 使 单 线 程 也 一 样。 下 面 这 个 例 子 让 你
知 道 怎 样 操 纵 当 前 线 程。 Filename:testthread
class testthread { public static void main(String args[]) { Thread t
=Thread.currentThread(); t.setName("This Thread is running");
System.out.println("The running thread:" + t); try { for (int i=0;i<5;i++)
{ System.out.println("Sleep time "+i); Thread.sleep(1000); }
} catch (InterruptedException e) {System.out.println("thread has
wrong"); }
} }
执 行 结 果：java testthread The running thread:Thread[This Thread is
running,5,main] Sleep time 0 Sleep time 1 Sleep time 2 Sleep time 3 Sleep
time 4
7.1.2 启 动 接 口
一 个 线 程 并 不 激 动 人 心， 多 个 线 程 才 有 实 际 意 义。 我 们
怎 样 创 建 更 多 的 线 程 呢？ 我 们 需 要 创 建 线 程 类 的 另 一
个 实 例。 当 我 们 构 造 了 线 程 类 的 一 个 新 的 实 例， 我 们 必
须 告 诉 它 在 新 的 线 程 里 应 执 行 哪 一 段 程 序。 你 可 以 在 任
意 实 现 了 启 动 接 口 的 对 象 上 启 动 一 个 线 程。 启 动 接 口 是
一 个 抽 象 接 口， 来 表 示 本 对 象 有 一 ?copy; 函 数 想 异 步 执
行。 要 实 现 启 动 接 口， 一 个 类 只 需 要 有 一 个 叫run的 函 数。
下 面 是 创 建 一 个 新 线 程 的 例 子：
Filename:twothread.java
class twothread implements Runnable { twothread() { Thread t1
=Thread.currentThread(); t1.setName("The first main thread");
System.out.println("The running thread:" + t1); Thread t2 = new
Thread(this,"the second thread"); System.out.println("creat another
thread"); t2.start(); try { System.out.println("first thread will
sleep"); Thread.sleep(3000); }catch (InterruptedException e)
{System.out.println("first thread has wrong"); }
System.out.println("first thread exit"); } public void run() { try { for
(int i=0;i<5;i++) { System.out.println("Sleep time for thread 2:"+i);
Thread.sleep(1000); }
} catch (InterruptedException e) {System.out.println("thread has
wrong"); }
System.out.println("second thread exit"); } public static void
main(String args[]) { new twothread(); } }
执 行 结 果：java twothread
The running thread:Thread[The first main thread,5,main] creat another
thread first thread will sleep Sleep time for thread 2:0 Sleep time for
thread 2:1 Sleep time for thread 2:2 first thread exit Sleep time for
thread 2:3 Sleep time for thread 2:4 second thread exit
main线 程 用new Thread(this, "the second thread")创 建 了 一 个Thread
对 象， 通 过 传 递 第 一 个 参 数 来 标 明 新 线 程 来 调 用this对
象 的run函 数。 然 后 我 们 调 用start函 数， 它 将 使 线 程 从run
函 数 开 始 执 行。
7.1.3 同 步
因 为 多 线 程 给 你 提 ?copy; 了 程 序 的 异 步 执 行 的 功 能， 所
以 在 必 要 时 必 须 还 提 ?copy; 一 种 同 步 机 制。 例 如， 你 想 两
个 线 程 通 讯 并 共 享 一 个 复 杂 的 数 据 结 构， 你 需 要 一 种 机
制 让 他 们 相 互 牵 制 并 正 确 执 行。 为 这 个 目 的，Java用 一 种
叫 监 视 器(monitor)的 机 制 实 现 了 进 程 间 的 异 步 执 行。 可 以
将 监 视 器 看 作 是 一 个 很 小 的 盒 子， 它 只 能 容 纳 一 个 线
程。 一 ?copy; 一 个 线 程 进 入 一 个 监 视 器， 所 有 其 他 线 程 必
须 等 到 第 一 个 线 程 退 出 监 视 器 后 才 能 进 入。 这 ?copy; 监
视 器 可 以 设 计 成 保 护 共 享 的 数 据 不 被 多 个 线 程 同 时 操
作。 大 多 数 多 线 程 系 统 将 这 ?copy; 监 视 器 设 计 成 对 象，Java
提 ?copy; 了 一 种 更 清 晰 的 解 决 方 案。 没 有Monitor类； 每 个 对
象 通 过 将 他 们 的 成 员 函 数 定 义 成synchronized来 定 义 自 己
的 显 式 监 视 器， 一 ?copy; 一 个 线 程 执 行 在 一 个synchronized
函 数 里， 其 他 任 何 线 程 都 不 能 调 用 同 一 个 对 象 的
synchronized函 数。
7.1.4 消 息
一 ?copy; 你 的 程 序 被 分 成 几 个 逻 辑 线 程， 你 必 须 清 晰 的
知 道 这 ?copy; 线 程 ?reg; 间 应 怎 样 相 互 通 讯。Java 提 ?copy; 了
wait和notify等 功 能 来 使 线 程 ?reg; 间 相 互 交 谈。 一 个 线 程
可 以 进 入 某 一 个 对 象 的synchronized 函 数 进 入 等 待 状 态，
直 到 其 他 线 程 显 式 地 将 它 唤 醒。 可 以 有 多 个 线 程 进 入 同
一 个 函 数 并 等 待 同 一 个 唤 醒 消 息。
7.2 Java线 程 例 子
7.2.1 显 式 定 义 线 程
在 我 们 的 单 线 程 应 用 程 序 里， 我 们 并 没 有 看 见 线 程， 因
为Java能 自 动 创 建 和 控 制 你 的 线 程。 如 果 你 使 用 了 理 解
Java语 言 的 浏 览 器， 你 就 已 经 看 到 使 用 多 线 程 的Java程 序
了。 你 也 许 注 意 到 两 个 小 程 序 可 以 同 时 运 行， 或 在 你 移
动 滚 动 条 时 小 程 序 继 续 执 行。 这 并 不 是 表 明 小 程 序 是 多
线 程 的， 但 说 明 这 个 浏 览 器 是 多 线 程 的。 多 线 程 应 用 程
序(或applet)可 以 使 用 好 几 个 执 行 上 下 文 来 完 成 它 们 的 工
作。 多 线 程 利 用 了 很 多 任 务 包 含 单 独 的 可 分 离 的 子 任 务
的 特 点。 每 一 个 线 程 完 成 一 个 子 任 务。
但 是， 每 一 个 线 程 完 成 子 任 务 时 还 是 顺 序 执 行 的。 一 个
多 线 程 程 序 允 许 各 个 线 程尽快 执 行 完 它 们。 这 种 特 点 会
有 更 好 的 实 时 输 入 反 应。
7.2.2 多 线 程 例 子
下 面 这 个 例 子 创 建 了 三 个 单 独 的 线 程， 它 们 分 别 打 印 自
己 的"Hello World":
//Define our simple threads.They will pause for a short time //and then
print out their names and delay times class TestThread extends Thread
{ private String whoami; private int delay;
//Our constructor to store the name (whoami) //and time to sleep (delay)
public TestThread(String s, int d) { whoami = s; delay = d; }
//Run - the thread method similar to main() //When run is finished, the
thread dies. //Run is called from the start() method of Thread public void
run() { //Try to sleep for the specified time try { sleep(delay); }
catch(InterruptedException e) {} //Now print out our name
System.out.println("Hello World!"+whoami+""+delay); } } /** * Multimtest.
A simple multithread thest program */ public class multitest { public
static void main(String args[]) { TestThread t1,t2,t3; //Create our test
threads t1 = new TestThread("Thread1",(int)(Math.readom()*2000)); t2 =
new TestThread("Thread2",(int)(Math.readom()*2000)); t3 = new
TestThread("Thread3",(int)(Math.readom()*2000));
//Start each of the threads t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
7.2.3 启 动 一 个 线 程
程 序 启 动 时 总 是 调 用main()函 数， 因 此main()是 我 们 创 建 和
启 动 线 程 的 地 方：
t1 = new TestThread("Thread1",(int)(Math.readom()*2000));
这 一 行 创 建 了 一 个 新 的 线 程。 后 面 的 两 个 参 数 传 递 了 线
程 的 名 称 和 线 程 在 打 印 信 息 ?reg; 前 的 延 时 时 间。 因 为 我
们 直 接 控 制 线 程， 我 们 必 须 直 接 启 动 它： t1.start();
7.2.4 操 作 线 程
如 果 创 建 线 程 正 常，t1应 包 含 一 个 有 效 的 执 行 线 程。 我 们
在 线 程 的run()函 数 里 控 制 线 程。 一 ?copy; 我 们 进 入run()函
数， 我 们 便 可 执 行 里 面 的 任 何 程 序。run()好 象main()一 样。
一 ?copy;run() 执 行 完， 这 个 线 程 也 就 结 束 了。 在 这 个 例 子
里， 我 们 试 着 延 迟 一 个 随 机 的 时 间（通 过 参 数 传 递?copy;：
sleep(delay);
sleep()函 数 只 是 简 单 地 告 诉 线 程 休 息 多 少 个 毫 秒 时 间。
如 果 你 想 推 迟 一 个 线 程 的 执 行， 你 应 使 用sleep()函 数。 当
线 程 睡 眠 是sleep()并 不 占 用 系 统 资 源。 其 它 线 程 可 继 续
工 作。 一 ?copy; 延 迟 时 间 完 毕， 它 将 打 印"Hello World"和 线 程
名 称 及 延 迟 时 间。
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