Java的线程机制

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:467

作者：清华大学计算机系(100084) 戴梅萼来源：《电子技术应用》

java的线程机制

摘要：多线程机制是java的重要技术，阐述了线程和进程的差别；java中线程4个状态之间的转换；并结合例子说明了两种创建线程的方法。

关键词：线程消亡阻塞调度

线程是指程序中能顺序执行的一个序列。一个线程只有一个入口点 但可能有几个出口点 不过，每个时刻的执行点总是只有一个。线程是不能独立运行的程序，而只是某个整体程序内部的一个顺序执行流。

多线程是java的一个重要特点。如果一个程序是单线程的，那么，任何时刻都只有一个执行点。这种单线程执行方法使系统运行效率低，而且，由于必须依靠中断来处理输入／输出。所以，当出现频繁输入／输出或者有优先级较低的中断请求时，实时性就变得很差。多线程系统可以避免这个缺点。所谓多线程，就是通过系统的调度使几个具有不同功能的程序流即线程同时并行地运行。

在单处理器计算机系统中，实际上是不可能使多个线程真正并行运行的，而要通过系统用极短的时间、极快的速度对多个线程进行切换，宏观上形成多个线程并发执行的效果。

１线程和进程机制上的差别

线程和进程很相象,它们都是程序的一个顺序执行序列,但两者又有区别。进程是一个实体,每个进程有自己独立的状态,并有自己的专用数据段，创建进程时, 必须建立和复制其专用数据段，线程则互相共享数据段。同一个程序中的所有线程只有一个数据段, 所以, 创建线程时不必重新建立和复制数据段。由于数据段建立和复制这方面的差异，使线程的建立和线程间的切换速度大大优于进程,另一方面,线程又具备进程的大多数优点。

假设银行系统办理存款和取款手续,将帐本看成数据段。如果按进程这种机制,那么,当储户去存／取款时,银行应先把帐本复制一遍,为储户建立一个独立的帐本再结算。如果按线程机制, 那么,银行里所有的出纳员都用同一个帐本,储户来办存／取款时,也从这个帐本直接结算。用线程机制省去了数据段复制这一步显然是线程独具的特点。

由于多个线程共享一个数据段,所以，也出现了数据访问过程的互斥和同步问题,这使系统管理功能变得相对复杂。

总的来说，一个多线程系统在提高系统的输入／输出速度、有效利用系统资源、改善计算机通信功能以及发挥多处理器硬件功能方面显示了很大优势。因此，一些最新的操作系统如windows95、windows98、windows nt等都提供了对多线程的支持。但是，在多线程操作系统下设计多线程的程序仍然是一个比较复杂和困难的工作。由于需要解决对数据段的共享，所以，原则上应该从程序设计角度采用加锁和释放措施，稍有不慎，便会使系统产生管理上的混乱。而java从语言一级提供对多线程的支持，这样，可由语言和运行系统联合提供对共享数据段的管理功能和同步机制，使得多线程并行程序设计相对比较容易。

２ java线程的生命周期

每个线程都是和生命周期相联系的，一个生命周期含有多个状态，这些状态间可以互相转化。

java的线程的生命周期可以分为4个状态;创建（new)状态;可运行(runnable)状态;不执行(notrunnable)状态;消亡(dead)状态。

创建状态是指创建一个线程对应的对象的过程，java系统中,些对象都是从java．lang包内一个称为thread的类用关键字new创建的。刚创建的线程不能执行,必须向系统进行注册、分配必要的资源后才能进入可运行状态，这个步骤是由start操作完成的,而处于可运行状态的线程也未必一定处于运行中,它有可能由于外部的i/o请求而处于不运行状态。进入消亡状态后,此线程就不再存在了。

一个线程创建之后，总是处于其生命周期的4个状态之一中，线程的状态表明此线程当前正在进行的活动,而线程的状态是可以通过程序来进行控制的,就是说,可以对线程进行操作来改变状态。这些操作包括启动(start)、终止(stop)、睡眠(sleep)、挂起(suspend)、恢复(resume)、等待(wait)和通知(notify)。每一个操作都对应了一个方法 这些方法是由软件包java．lang提供的。通过各种操作,线程的4个状态之间可按图1所示进行转换。

2.1 创建(new)状态