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Java多線程編程實戰之實現線程

編輯:關於JAVA

Java編程語言使多線程如此簡單有效,以致於某些程序員說它實際上是自然的。盡管在 Java 中使用線程比在其他語言中要容易得多,仍然有一些概念需要掌握。要記住的一件重要的事情是 main() 函數也是一個線程,並可用來做有用的工作。程序員只有在需要多個線程時才需要創建新的線程。

Thread 類

Thread 類是一個具體的類,即不是抽象類,該類封裝了線程的行為。要創建一個線程,程序員必須創建一個從 Thread 類導出的新類。程序員必須覆蓋 Thread 的 run() 函數來完成有用的工作。用戶並不直接調用此函數;而是必須調用 Thread 的 start() 函數,該函數再調用 run()。下面的代碼說明了它的用法:

創建兩個新線程

import java.util.*;
class TimePrinter extends Thread {
  int pauseTime;
  String name;
  public TimePrinter(int x, String n) {
   pauseTime = x;
   name = n;
  }
  public void run() {
   while(true) {
    try {
     System.out.println(name + ":" + new Date(System.currentTimeMillis()));
     Thread.sleep(pauseTime);
    } catch(Exception e) {
     System.out.println(e);
    }
   }
  }
  static public void main(String args[]) {
   TimePrinter tp1 = new TimePrinter(1000, "Fast Guy");
   tp1.start();
   TimePrinter tp2 = new TimePrinter(3000, "Slow Guy");
   tp2.start();
  }
}

在本例中,我們可以看到一個簡單的程序,它按兩個不同的時間間隔(1 秒和 3 秒)在屏幕上顯示當前時間。這是通過創建兩個新線程來完成的,包括 main() 共三個線程。但是,因為有時要作為線程運行的類可能已經是某個類層次的一部分,所以就不能再按這種機制創建線程。雖然在同一個類中可以實現任意數量的接口,但 Java 編程語言只允許一個類有一個父類。同時,某些程序員避免從 Thread 類導出,因為它強加了類層次。對於這種情況,就要 runnable 接口。

Runnable 接口

此接口只有一個函數,run(),此函數必須由實現了此接口的類實現。但是,就運行這個類而論,其語義與前一個示例稍有不同。我們可以用 runnable 接口改寫前一個示例。(不同的部分用黑體表示。)

創建兩個新線程而不強加類層次

import java.util.*;
class TimePrinter implements Runnable {
  int pauseTime;
  String name;
  public TimePrinter(int x, String n) {
   pauseTime = x;
   name = n;
  }
  public void run() {
   while(true) {
    try {
     System.out.println(name + ":" + new Date(System.currentTimeMillis()));
     Thread.sleep(pauseTime);
    } catch(Exception e) {
     System.out.println(e);
    }
   }
  }
  static public void main(String args[]) {
   Thread t1 = new Thread(new TimePrinter(1000, "Fast Guy"));
   t1.start();
   Thread t2 = new Thread(new TimePrinter(3000, "Slow Guy"));
   t2.start();
  }
}

請注意,當使用 runnable 接口時,您不能直接創建所需類的對象並運行它;必須從 Thread 類的一個實例內部運行它。許多程序員更喜歡 runnable 接口,因為從 Thread 類繼承會強加類層次。

synchronized 關鍵字

到目前為止,我們看到的示例都只是以非常簡單的方式來利用線程。只有最小的數據流,而且不會出現兩個線程訪問同一個對象的情況。但是,在大多數有用的程序中,線程之間通常有信息流。試考慮一個金融應用程序,它有一個 Account 對象,如下例中所示:

一個銀行中的多項活動

public class Account {
  String holderName;
  float amount;
  public Account(String name, float amt) {
  holderName = name;
  amount = amt;
}
public void deposit(float amt) {
  amount += amt;
}
public void withdraw(float amt) {
  amount -= amt;
}
public float checkBalance() {
  return amount;
}
}

在此代碼樣例中潛伏著一個錯誤。如果此類用於單線程應用程序,不會有任何問題。但是,在多線程應用程序的情況中,不同的線程就有可能同時訪問同一個 Account 對象,比如說一個聯合帳戶的所有者在不同的 ATM 上同時進行訪問。在這種情況下,存入和支出就可能以這樣的方式發生:一個事務被另一個事務覆蓋。這種情況將是災難性的。但是,Java 編程語言提供了一種簡單的機制來防止發生這種覆蓋。每個對象在運行時都有一個關聯的鎖。這個鎖可通過為方法添加關鍵字 synchronized 來獲得。這樣,修訂過的 Account 對象(如下所示)將不會遭受像數據損壞這樣的錯誤:

對一個銀行中的多項活動進行同步處理

public class Account {
  String holderName;
  float amount;
  public Account(String name, float amt) {
  holderName = name;
  amount = amt;
}
public synchronized void deposit(float amt) {
  amount += amt;
}
public synchronized void withdraw(float amt) {
  amount -= amt;
}
public float checkBalance() {
  return amount;
}
}

deposit() 和 withdraw() 函數都需要這個鎖來進行操作,所以當一個函數運行時,另一個函數就被阻塞。請注意, checkBalance() 未作更改,它嚴格是一個讀函數。因為 checkBalance() 未作同步處理,所以任何其他方法都不會阻塞它,它也不會阻塞任何其他方法,不管那些方法是否進行了同步處理。

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