《Java多線程編程核心技術（第2版）》 —1 Java多線程技能

第1章

Java多線程技能

作為本書的第1章，重點是讓讀者快速進入Java多線程的學習，所以本章主要介紹Thread類的核心方法。Thread類的核心方法較多，讀者應該著重掌握如下技術點：

線程的啟動；

如何使線程暫停；

如何使線程停止；

線程的優先級；

線程安全相關的問題。

以上內容也是本章學習的重點與思路，掌握這些內容是進入Java多線程學習的必經之路。

1.1　進程和多線程概述

本書主要介紹在Java語言中使用的多線程技術，但講到多線程技術時不得不提及“進程”這個概念，“百度百科”對“進程”的解釋如圖1-1所示。

圖1-1　進程的定義

初看這段文字十分抽象，難以理解，那么再來看如圖1-2所示的內容。

圖1-2　Windows 7系統中的進程列表

難道一個正在操作系統中運行的exe程序可以理解成一個“進程”？沒錯！

通過查看“Windows任務管理器”窗口中的列表，完全可以將運行在內存中的exe文件理解成進程—進程是受操作系統管理的基本運行單元。

程序是指令序列，這些指令可以讓CPU完成指定的任務。*.java程序經編譯后形成*.class文件，在Windows中啟動一個JVM虛擬機相當于創建了一個進程，在虛擬機中加載class文件并運行，在class文件中通過執行創建新線程的代碼來執行具體的任務。創建測試用的代碼如下：

public class Test1 {

public static void main(String[] args) {

try {

Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

在沒有運行這個類之前，任務管理器中以“j”開頭的進程列表如圖1-3所示。

圖1-3　任務管理器中以“j”開頭的進程

Test1類重復運行3次后的進程列表如圖1-4所示。可以看到，在任務管理器中創建了3個javaw.exe進程，說明每執行一次main()方法就創建一個進程，其本質上就是JVM虛擬機進程。

圖1-4　創建了3個javaw.exe進程

那什么是線程呢？線程可以理解為在進程中獨立運行的子任務，例如，QQ.exe運行時，很多的子任務也在同時運行，如好友視頻線程、下載文件線程、傳輸數據線程、發送表情線程等，這些不同的任務或者說功能都可以同時運行，其中每一項任務完全可以理解成是“線程”在工作，傳文件、聽音樂、發送圖片表情等這些功能都有對應的線程在后臺默默地運行。

進程負責向操作系統申請資源。在一個進程中，多個線程可以共享進程中相同的內存或文件資源。

使用多線程有什么優點呢？其實如果有使用“多任務操作系統”的經驗，如Windows系列，大家應該都有這樣的體會：使用多任務操作系統Windows，可以大幅利用CPU的空閑時間來處理其他任務，例如，可以一邊讓操作系統處理正在用打印機打印的數據，一邊使用Word編輯文檔。CPU在這些任務中不停地進行切換，由于切換的速度非常快，給使用者的感受是這些任務在同時運行，所以使用多線程技術可以在同一時間內執行更多不同的任務。

為了更加有效地理解多線程的優勢，下面先來看如圖1-5所示的單任務運行環境。

在圖1-5中，任務1和任務2是兩個完全獨立、不相關的任務。任務1在等待遠程服務器返回數據，以便進行后期處理，這時CPU一直呈等待狀態，一直在“空運行”。任務2在10s之后被運行，雖然執行完任務2所用時間非常短，僅僅是1s，但也必須等任務1運行結束后才可以運行任務2，本程序運行在單任務環境中，所以任務2有非常長的等待時間，系統運行效率大幅降低。單任務的特點就是排隊執行，即同步，就像在cmd中輸入一條命令后，必須等待這條命令執行完才可以執行下一條命令。在同一時間只能執行一個任務，CPU利用率大幅降低，這就是單任務運行環境的缺點。

多任務運行環境如圖1-6所示。

在圖1-6中，CPU完全可以在任務1和任務2之間來回切換，使任務2不必等到10s之后再運行，系統和CPU的運行效率大大提升，這就是為什么要使用多線程技術、為什么要學習多線程。多任務的特點是在同一時間可以執行多個任務，這也是多線程技術的優點。使用多線程也就是在使用異步。

在通常情況下，單任務和多任務的實現與操作系統有關。例如，在一臺計算機上使用同一個CPU，安裝DOS磁盤操作系統只能實現單任務運行環境，而安裝Windows操作系統則可以實現多任務運行環境。

在什么場景下使用多線程技術？筆者總結了兩點。

1）阻塞。一旦系統中出現了阻塞現象，則可以根據實際情況來使用多線程技術提高運行效率。

2）依賴。業務分為兩個執行過程，分別是A和B。當A業務發生阻塞情況時，B業務的執行不依賴A業務的執行結果，這時可以使用多線程技術來提高運行效率；如果B業務的執行依賴A業務的執行結果，則可以不使用多線程技術，按順序進行業務的執行。

在實際的開發應用中，不要為了使用多線程而使用多線程，要根據實際場景決定。

多線程是異步的，所以千萬不要把Eclipse代碼的順序當作線程執行的順序，線程被調用的時機是隨機的。

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