Ｊａｖａ的多線程技術(shù)探討

張玉蓉　藍(lán)雯飛

摘要本文以Java的多線程為研究對(duì)象，闡述了Java線程的同步機(jī)制、模型及調(diào)度，討論了Java 在語(yǔ)言級(jí)對(duì)多線程的支持，并對(duì)Java環(huán)境下多線程程序的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用進(jìn)行了較深入的探討。

關(guān)鍵詞進(jìn)程線程同步Java

1 引言

Java是一種純面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言, 它除了具有可移植性、安全性、平臺(tái)無(wú)關(guān)性等優(yōu)點(diǎn)外,其內(nèi)置的多線程機(jī)制是傳統(tǒng)的C和C++所不具有的，Java虛擬機(jī)的很多任務(wù)都依賴線程調(diào)度。如能很好地利用線程,可以大大簡(jiǎn)化應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，本文詳細(xì)探討了Java的多線程技術(shù)。

2 線程的相關(guān)概念

2.1線程與進(jìn)程的概念

進(jìn)程（Process）是應(yīng)用程序在內(nèi)存環(huán)境中基本的執(zhí)行單元。在Java中，進(jìn)程是有不同的地址空間且處在可執(zhí)行狀態(tài)中的應(yīng)用程序, 從用戶角度來(lái)看，進(jìn)程是應(yīng)用程序的一個(gè)執(zhí)行過(guò)程。線程(Thread)是指進(jìn)程中某個(gè)單一的順序控制流程。新興的操作系統(tǒng)，如Mac、Windows NT等大多采用多線程的概念，把線程視為基本執(zhí)行單位。

2.2線程與進(jìn)程的區(qū)別

線程與進(jìn)程一樣，都有其執(zhí)行的開(kāi)始、順序和結(jié)束, 執(zhí)行期間的任一時(shí)刻都有一個(gè)執(zhí)行點(diǎn)。進(jìn)程與線程的重要區(qū)別之一在于線程不能夠單獨(dú)執(zhí)行，它必須運(yùn)行在處于活動(dòng)狀態(tài)的應(yīng)用程序進(jìn)程中，因此可以定義線程是程序內(nèi)部的具有并發(fā)性的順序代碼流。每個(gè)進(jìn)程都可以同時(shí)有執(zhí)行不同任務(wù)的多個(gè)線程。多線程的意義在于一個(gè)應(yīng)用程序的多個(gè)邏輯單元可以并發(fā)地執(zhí)行，但并不意味著多個(gè)用戶進(jìn)程在執(zhí)行，操作系統(tǒng)也不把每個(gè)線程作為獨(dú)立的進(jìn)程來(lái)分配獨(dú)立的系統(tǒng)資源。

線程與進(jìn)程區(qū)別之二在于二者的通信不同。進(jìn)程可以創(chuàng)建子進(jìn)程，父子進(jìn)程擁有不同的可執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)內(nèi)存空間，因此進(jìn)程間通信復(fù)雜,可能需要管道、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存或信號(hào)處理來(lái)保證進(jìn)程間的通信，不僅費(fèi)時(shí)而且有限。而一個(gè)進(jìn)程中的各線程因?yàn)楣蚕淼刂房臻g, 所以它們之間的通信是非常簡(jiǎn)單而有效的, 線程僅是過(guò)程調(diào)用,它們彼此獨(dú)立執(zhí)行，擁有獨(dú)立的執(zhí)行堆棧和程序執(zhí)行上下文。

2.3線程的生命周期及其狀態(tài)轉(zhuǎn)換

在Java語(yǔ)言中, 線程自創(chuàng)建后就處于其生命周期中, 程序可以對(duì)線程進(jìn)行各種控制操作,包括啟動(dòng)、終止、掛起、恢復(fù)等, 相應(yīng)地, 線程在不同的生命階段因?yàn)閷?duì)其施加的操作不同就有不同的狀態(tài)。圖1給出了線程可能的各種狀態(tài)以及從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種狀態(tài)時(shí)需要進(jìn)行的控制操作。Java線程在其生命周期中,共有五種線程狀態(tài), 如圖1所示。

（1） Newborn是線程已被創(chuàng)建但尚未執(zhí)行的狀態(tài)。此時(shí)線程對(duì)象已被分配內(nèi)存空間,其私有數(shù)據(jù)已被初始化,線程對(duì)象可通過(guò)start( ) 方法調(diào)度,或者利用stop( )方法取消,新創(chuàng)建的線程一旦被調(diào)度, 就將切換到Runnable狀態(tài)。

（2） Runnable是線程的就緒狀態(tài)，表示線程正等待處理器資源,隨時(shí)等待處理機(jī)調(diào)度執(zhí)行。處于就緒狀態(tài)的線程事實(shí)上已被調(diào)度,線程依據(jù)自身優(yōu)先級(jí)進(jìn)入等待隊(duì)列，等待線程調(diào)度系統(tǒng)給分配CPU時(shí)間。處于就緒狀態(tài)的線程何時(shí)可真正執(zhí)行, 取決于線程優(yōu)先級(jí)以及隊(duì)列的當(dāng)前狀況。