Java基础知识每日总结(16)---Java多线程编程

多线程编程

1.线程基础
线程是Java语言的关键技术之一，在Swing中也扮演重要的角色。
①线程与进程
由于在操作系统上创建进程的开销非常大，因此提出了线程的概念，它相当于“轻量级”的进程。一个操作系统可能会包括多个进程，而1个进程可能会包括多个线程。
每个进程都拥有属于自己的一套变量，而在同一进程中创建的线程共享这些变量。因此，对于变量的修改通常需要使用同步。
注：在使用Java语言编写多线程程序时，运行结果与操作系统密切相关，即使在同一台机器上，多次运行同一个程序，结果也可能不同。
②创建无返回值线程
通常有两种方式用于创建无返回值线程：实现Runnable接口和继承Thread类。

实现Runnable接口：
Runnable接口位于java.lang包中，这个接口非常简单，仅定义了一个run()方法，通常将希望在新线程中运行的代码写在这个方法中：

public abstract void run();

实现Runnable接口创建新线程的步骤：

• 新建一个类，该类实现了Runnable接口并重写了run()方法。run()方法中包含要在新线程中运行的代码
• 使用刚刚编写的类创建Runnable接口类型的对象
• 使用Thread类的构造方法创建Thread类的对象
• 调用Thread类的start()方法来运行新线程

注：不要使用Thread类的run()方法，它不会创建新的线程。

继承Thread类：
Thread类位于java.lang包，它包含了很多与线程密切相关的方法，该类还实现了Runnable接口。使用Thread类创建新线程时，也需要重写run()方法。

建议使用实现Runnable接口来创建新线程，因为：

• Java仅支持单继承，一旦一个类继承了其他类，则不能继承Thread类
• 创建大量的Thread类对象，开销较大
• Java SE 5.0版中新增的很多简化线程开发的类是使用Runnable接口的

③线程生命周期
线程是具有生命周期的，生命周期是由不同的状态组成。对于不同的状态，能够执行的操作不同。在Thread类的内部，定义了一个枚举State，其中包含了线程的全部状态：

其关系图：

各个数字的含义：

• 1：线程由NEW状态变成RUNNABLE状态，这可以通过调用start()方法实现
• 2： 线程在RUNNABL状态和BLOCKED状态之间进行转换，可以通过得到和等待内置锁实现
• 3：线程在RUNNABL状态和TIMED_WAITING状态之间进行转换，可以通过调用sleep()等方法实现
• 4：线程在RUNNALBE状态和WAITING状态之间进行转换，可以通过调用wait()等方法实现
• 5：线程在由RUNNABLE状态变成TERMINATED状态，可能是run()方法运行结束或出现异常

注：当使用new操作符创建Thread对象时，线程处于NEW状态。

④线程各属性

• 线程优先级属性：Java中所有线程都具有优先级属性，默认的优先级与创建该线程的线程优先级相同。使用Thread类的getPriority()方法获得线程优先级，setPriority()方法设置线程优先级
• 线程名称属性：每个线程在创建时为其指定名称。如果未指定，则由系统进行指定。对于主线程，名称是main。对于其他线程，名称默认样式是“Thread-数字”。使用Thread类的getName()方法获得线程名称，setName()方法设置线程名称。
  注：不同的线程可以有相同的名称，不能使用线程名称来区分线程。
• 线程ID属性：每个线程在创建时会被分配一个ID属性，使用Thread类的getId()方法获得线程ID。Thread类并没有提供修改ID的方法。
  注：不同的线程不能有相同的ID，系统是使用ID值来区分线程。
  -守护线程：守护线程的作用是为其他线程提供服务，如果其他线程运行完毕，即虚拟机中只剩下守护线程时，虚拟机会退出。
  注：不要让守护线程去访问文件等资源，它们可能在任何时候终止而资源却没有释放。

2.线程控制
线程创建以后需要进行启动、休眠、停止等控制。
①线程的休眠
Thread类的sleep()方法可以让线程进入休眠状态。在使用该方法时，需要指明线程休眠的时间，在时间到达后，线程会自动唤醒，该方法有两种形式：

• 精度到毫秒
  方法声明：public static void sleep(long millis)throws InterruptedException
  参数说明：millis是以毫秒为单位的休眠时间
• 精度到纳秒
  方法声明：public static void sleep(long millis,int nanos)throws InterruptedException
  参数说明：millis是以毫秒为单位的休眠时间。nanos是以纳秒为单位的休眠时间

注：这两个方法都受系统计时器和调度程序精度和准确性的影响，因此时间可能并不十分精确。这两个方法都会抛出InterruptedException，需要对其进行捕获或抛出。
1秒 = 103毫秒 = 106微秒 = 109纳秒

②线程的插队
通常情况下，线程调度器是根据线程优先级来分配资源。对于高优先级的线程，其获得资源的概率也很高。如果想控制线程的执行顺序，例如让某个线程执行到一半时让另一个线程优先运行完毕，再运行前一个线程，可以使用Thread类提供的join()方法，该方法有3种形式：

• 无时间参数
  方法声明：public final void join()throws InterruptedException
• 精度到毫秒
  方法声明：public final void join(long millis)throws InterruptedException
  参数说明：millis是以毫秒为单位的休眠时间
• 精度到纳秒
  方法声明：public final void join(long millis,int nanos)throwsInterruptedException
  参数说明：millis是以毫秒为单位的休眠时间。nanos是以纳秒为单位的休眠时间

③线程的停止
线程通常是在run()方法运行完毕后停止运行，此外还可以使用布尔值来让线程提前停止。虽然Thread类也提供了stop()方法来停止线程，但是由于该方法固有的不安全性，已经不推荐使用。
④线程同步
在编写多线程程序时，会遇到两个或两个以上线程同时修改一个共享数据的情形。此时，如果不使用同步，则会发生错误。
Java中提供了很多种实现同步的方式，所谓同步方法就是使用synchronized关键字修饰的方法。如果某个对象调用了同步方法，其他对象在该方法运行完毕前是不能再进入这个方法。这样则可以避免因为同时修改数据而引发的问题。在使用synchronized关键字修饰run()方法后，在一个线程运行完毕前，其他的线程并没有进入该方法。
虽然同步方法很简单，但是同步的开销很大。因此应该尽量减少同步的代码。此时可以考虑使用同步块来减负。
可以使用volatile关键字来修饰成员变量。它的用处在于告诉虚拟机该成员变量可能已经被修改，需要进行确认才能使用，这样则避免了同步的需求。

3.线程应用
使用多线程编程的原因之一是提高程序的响应性能，在Swing中尤为重要。对于用户而言，更希望程序能够时刻响应自己的各种操作。
Swing不是线程安全的。如果希望在多个线程中操作同一控件，很可能让程序崩溃。
①EventQueue与线程分配
EventQueue是一个与平台无关的类，它是Swing的一个重要组成部分，负责AWTEvent类及其子类的分发。首先将所有事件放置在一个队列中，然后使用dispatchEvent()方法来依次执行各个事件。
Swing中的事件如果耗时过长，就会让程序暂时死掉。就是因为使用dispatchEvent()方法来依次执行各个事件。为了将Swing程序在事件分配线程中运行，需要使用invokeLater()方法：

方法声明：public static void invokeLater(Runnable runnable) 参数说明：runnable是Runnable对象，其run方法应该在EventQueue上同步执行

②SwingWorker类的使用
对于Swing中的耗时任务，可以使用Java SE 6.0版中提供的SwingWorker类来实现。它是Swing中专门用于执行耗时任务的抽象类。