JavaSE 多线程（一）

1. 线程和多线程

1.1 线程的概念

提到线程，首先要从 “进程” 开始讲起。对于一般程序而言，其结构大部分都可以划分为一个入口、一个出口和一个顺次执行的语句序列。在程序投入运行时，系统从程序入口开始按语句的顺序（其中包括顺序、分支和循环）完成相应指令直至结尾，从出口退出，同时整个程序结束。这样的语句结构称为进程，它是程序的一次动态执行，对应了从代码加载、执行至执行完毕的一个完整过程；或者说，进程就是程序在处理机中的一次运行。需要特别明确的是，在这样的一个结构中，不仅包括了程序代码，同时也包括了系统资源的概念。也就是说，一个进程既包括其所要执行的指令，也包括了执行指令所需的任何系统资源，如CPU、内存空间、I/O端口等，不同进程所占用的系统资源相对独立。

线程 是进程执行过程中产生的多条执行线索，是比进程单位更小的执行单位，在形式上同进程十分相似————都是用一个顺序执行的语句序列来完成特定的功能。不同的是，它没有入口，也没有出口，因此其自身不能自动运行，而必须栖身于某一进程之中，由进程触发执行。而且在系统资源的使用上，属于同一进程的所有线程共享该进程的系统资源，但是线程之间切换的速度比进程切换要快得多。

Java 类库中的类 java.lang.Thread 允许创建这样的线程，并可控制所创建的线程。

1.2 线程的结构

在 Java 中，线程可以认为是由三部分组成的：

• 虚拟 CPU，封装在 java.lang.Thread 类中，它控制着整个线程的运行。

• 执行的代码，传递给 Thread 类，由 Thread 类控制顺序执行。

• 处理的数据，传递给 Thread 类，是在代码执行过程中所要处理的数据。

在 Java 中，虚拟 CPU 体现于 Thread 类中。当一个线程被构造时，它由构造方法参数、执行代码、操作数据来初始化。应该特别注意的时，这三方面是各自独立的。一个线程所执行的代码与其他线程可以相同，也可以不同；一个线程访问的数据与其他线程可以相同，也可以不同。

多线程的优势体现在以下几个方面：

• 多线程编程简单，效率高。使用多线程可以在线程间直接共享数据和资源，而多线程之间不能做到这一点。

• 适合于开发服务程序，如 Web 服务、聊天服务等。

• 适合于开发有多种交互接口的程序，如聊天程序的客户端、网络下载工具。

• 适合于有人机交互又有计算量的程序，如字处理程序Word、Excel等。

2. 线程的状态

Java 的线程是通过 Java 软件包 java.lang 中定义的类 Thread 来实现的。当生成一个 Thread 类的对象之后，是产生了一个线程。通过该对象实例，可以启动线程、终止线程，或者暂时挂起线程等。

Thread 类本身只是线程的虚拟 CPU，线程所执行的代码（或者说线程所要完成的工作）是通过方法 run()（包含在一个特定的对象中）完成的，方法 run() 称为线程体。实现线程体的特定对象是在初始化线程时传递给线程的。

在一个线程被建立并完成初始化以后，Java 的运行时系统自动调用 run() 方法，正是通过 run() 方法才使得建立线程的目的得以实现。

线程一共有 4 中状态：新建（new）、可运行状态（runnable）、死亡（dead）及阻塞（blocked），如图所示：

（1）新建

线程对象刚刚创建，还没有启动，处于不可运行状态，如：

Thread thread = new Thread("Test");

此时线程 thread 处于新建状态，但已有了相应的内存空间以及其他资源。

（2）可运行状态（runnable）

此时的线程已经启动，处于线程的 run() 方法之中。这种情况下线程可能正在运行，也可能没有运行，只要 CPU 一空闲，马上就会运行。可以运行但并没在运行的线程都排在一个队列之中，这个队列称为就绪队列。

调用线程 start() 方法可使线程处于 “可运行” 状态，如：

thread.start();

（3）死亡（dead）

线程死亡的原因有两个：一是 run() 方法中最后一个语句执行完毕；二是当线程遇到异常退出时便进入了死亡状态。

（4）阻塞（blocked）

一个正在执行的线程因特殊原因被暂停执行，就进入阻塞状态。阻塞时线程不能进入就绪队列排队，必须等到引起阻塞的原因消除，才可重新进入队列排队。

引起阻塞的原因有很多，不同原因要用不同的方法解除。如 sleep() 和 wait() 就是两个常用的引起阻塞的方法。

（5）中断线程

当 run() 执行结束返回时，线程自动终止。

在程序中常常调用 interrupt() 来终止线程。interrupt() 不仅可中断正在运行的线程，而且也能中断处于 blocked 状态的线程，此时 interrupt() 会抛出一个 InterruptedException 异常。

Java 提供了几个用于测试线程是否被中断的方法：

• void interrupt() ————向一个线程发送一个中断请求，同时把这个线程的 “interrupted” 状态置为 true。若该线程处于 “blocked” 状态，会抛出一个 InterruptedException 异常。

• static boolean interrupted() ————检测当前线程是否已被中断，并重置状态 “interrupted” 值。即如果连续两次调用该方法，则第二次调用将返回 false。

• boolean isInterrupted ————检测当前线程是否已被中断，不改变状态 “interrupted” 值。