多线程 (multiple thread) 是计算机实现多任务并行处理的一种方式。
在单线程情况下,计算机中存在一个控制权,并按照顺序依次执行指令。单线程好像是一个只有一个队长指挥的小队,整个小队同一个时间只能执行一个任务。
在多线程情境下,计算机中有多个控制权。多个控制权可以同时进行,每个控制权依次执行一系列的指令。多线程好像是一个小队中的成员同时执行不同的任务。
传统意义上,多线程是由操作系统提供的功能。对于单核的CPU,硬件中只存在一个线程。在操作系统的控制下,CPU会在不同的任务间(线程间)切换,从而造成多任务齐头并进的效果。这是单CPU分时复用机制下的多线程。现在,随着新的硬件技术的发展,硬件本身开始提供多线程支持,比如多核和超线程技术。然而,硬件的多线程还是要接受操作系统的统一管理。在操作系统之上的多线程程序依然通用。
多个线程可以并存于同一个进程空间。在 JVM 的一个进程空间中,一个栈(stack)代表了方法调用的次序。对于多线程来说,进程空间中需要有多个栈,以记录不同线程的调用次序。多个栈互不影响,但所有的线程将共享堆(heap)中的对象。
Java中“一切皆对象”,线程也被封装成一个对象。我们可以通过继承Thread类来创建线程。线程类中的的run()方法包含了该线程应该执行的指令。我们在衍生类中覆盖该方法,以便向线程说明要做的任务。
Thread基类的构建方法(super())可以接收一个字符串作为参数。该字符串是该线程的名字,并使用 getName() 返回。
定义类之后,我们在main()方法中创建线程对象。每个线程对象为一个线程。创建线程对象后,线程还没有开始执行。
我们调用线程对象的start()方法来启动线程。start()方法可以在构造方法中调用。这样,我们一旦使用new创建线程对象,就立即执行。
实现多线程的另一个方式是实施 Runnable 接口,并提供run()方法。实施接口的好处是容易实现多重继承(multiple inheritance)。然而,由于内部类语法,继承Thread创建线程可以实现类似的功能。
多任务编程的难点在于多任务共享资源。对于同一个进程空间中的多个线程来说,它们都共享堆中的对象。某个线程对对象的操作,将影响到其它的线程。
在多线程编程中,要尽力避免竞争条件(racing condition),即运行结果依赖于不同线程执行的先后。线程是并发执行的,无法确定线程的先后,所以我们的程序中不应该出现竞争条件。
然而,当多任务共享资源时,就很容易造成竞争条件。我们需要将共享资源,并造成竞争条件的多个线程线性化执行,即同一时间只允许一个线程执行。
关键代码:
synchronized (syncObj)
//syncObj 是任意对象。我们将使用 syncObj 对象中的计数器,来同步花括号中的代码。花括号中包含的是想要同步的代码
{
...;
} |
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