Java語言多線程技術應用研究

摘 要:多線程編程是Java語言的一個很重要的特點，它是面向對象程序設計的關鍵技術之一。本文簡要的探討了Java語言多線程的基本技術，就線程的創建、線程控制和調度及線程同步等處理技術做了相關探討。

關鍵詞:多線程 創建 控制 同步 應用

中圖分類號:G633.3文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(b)-0022-01

多線程程序是Java語言的一個很重要的特點，在一個Java程序中，可以同時并行運行多個相對獨立的線程。線程是一段完成某個特定功能的語句體，一個線程是一個程序內部單個順序的控制流。多線程是指同一個應用程序中，有多個順序流同時執行，即多線程表示一個程序內部可以同時執行多個線程。多線程的程序能更好地表述和解決現實世界的問題，是計算機應用開發和設計過程的一個必然發展趨勢。

1 線程的創建

在Java程序設計中，創建線程有兩種方法:一個方法是從一個自定義的類(如Mythread)中創建，即讓程序繼承Thread類。例如:Thread t=new Mythread();這個類擴展了Java基礎類庫中的Thread類及其方法。Mythread類中必須替換Thread類中的run()方法。應注意的是，初始化Mythread為類，并不能使對象t作為一個線程開始執行，而必須獨立運行的子語句體放到run()方法(是Thread類中的一個方法)中。再調用線程的star()方法來開始線程的執行，進而依順序調用run()方法。這種創建線程的方法有一個缺陷，即必須擴展Thread類。由于Java是單一繼承，不支持多重繼承，所以不能寫一個多線程的Applet。因為如果寫多線程的Applet的話，就要擴展Applet和Thread類，而這在Java中是不允許的。

由于這個原因，Java給出了另一個創建線程的方法。另一種方法是使用接口。在Java中，用于創建線程的接口是Runable，其過程分為三個步驟:(1)聲明一個實現Runnable接口;(2)生成一個Thread類的對象;(3)將生成的Runnable對象作為參數傳遞給Thread構造方法。當線程開始執行時，它將調用執行Runable接口的相應的run()方法。

2 線程的狀態

在Java語言中，一個完整的線程周期通常有以下5個狀態組成。

2.1 新建狀態

新建狀態是指一個Thread類或者子類被聲明并創建后的狀態。新建線程具有相應的內存空間和其他資源，并且已初始化。

2.2 就緒狀態

處于新建狀態的線程被啟動后，將進入線程隊列等待CPU時間片，此時它已具備了運行的條件。一旦它來享用CPU的資源時，就脫離創建它的主線程獨立開始自己的運行周期。此外，原來處于阻塞狀態的線程被解除阻塞后也將進入就緒狀態。

2.3 運行狀態

當就緒狀態的線程被調度并獲得CPU資源時，進入運行狀態。當線程對象被執行時，它自動調用該對象的run()方法，從第一條語句順序執行。

2.4 阻塞狀態

一個正在被執行的線程在某些特殊情況下(例如，被人為掛起或需要執行輸入或者輸出操作)，讓出CPU并暫時終止自己的執行周期，則進入阻塞狀態。阻塞時，它不能進入排隊隊列。只有阻塞的原因被取消，線程才可以轉入就緒狀態。

3 線程的優先級

Java提供了一個線程調度器來監控程序啟動后進入就緒狀態的所有線程。線程調度器按照線程的優先級決定調度哪個線程來執行。線程調度器是搶先式調度，也就是說在當前線程執行過程中，一個更高優先級的線程進入可運行狀態，則這個線程立即被調度執行。Java中線程的優先級從高到低的范圍為1～10，Thread類定義了3個常量，用于選擇常用的優先級:MINPRIORITY(其值為1)，NORM-PRIORITY(其值為5，默認值)MAX-PRIORITY(其值為10)。當一個線程剛產生時，繼承該線程的優先級，通常為5，即NORM-PRIORITY，使用getPriority()，可以得到一個線程的優先級;通過調用setPriority()方法，可以更改一個線程的優先級。Setpriority()方法必須帶有一個大于0、小于等于10的整型參數。如果該參數小于1、大于10，則運行時拋出IlegalArgumentExcep-tion。

4 Java多線程技術在手機聯網中的應用

MIDlet是一種java程序的執行機制，手機中所有的MIDlet程序都是由Application Manager Software(AMS，應用程序管理軟件)管理的。當MIDlet初始化后，AMS就會調用MIDlet的startApp()方法，此時MIDlet就進入了Acitiv狀態。在JAVA ME中有些操作可能會導致程序堵塞，比如連接網絡等。如果這些操作與主程序在同一個主線程中完成，那么由于堵塞會造成程序長時間無法返回，也就無法響應用戶的其他操作了。所以，如果我們在commandAction()中進行了聯網的操作，則會造成如上所述的情況。

例如下面一個“Echo Message”實例，手機端向服務器端發送一條消息，服務器得到此消息后直接返回給手機端。首先，創建一個NetworkConnection類來封裝聯網相關的操作，這樣，MIDlet中只需調用此類中的方法就可以完成聯網的操作。接著，我們寫一個MalConnectionMidlet類，它繼承了MIDlet，在commandAction()方法中直接調用NetworkConnection中的方法，而沒有重新創建一個線程。當用戶按下“問候”命令時，就會向服務器發送“Hello World”的消息，然后再得到服務器返回的消息，并顯示在TextBox中。運行程序。當用戶按下“問候”命令后，程序就僵死了，并在Console窗口中得到如下警告。這就是因為沒有使用多線程造成的。就來看看如何使用多線程來解決此問題。新建類Network-Thread，它繼承在Thread，并將原先commandAction()中發送、接收消息的操作移到此類中完成。此時，在commandAction()中，我們創建了新的線程來完成消息的發送和接收。運行程序，可以成功接受到返回的消息，同樣，在移動多媒體的使用過程中也需要應用到多線程。利用手機攝像頭拍照的操作也會引起的堵塞，多線程能很好的解決這些問題。

5 結語

在引入Java多線程技術后，首先，程序能夠同時執行多個任務，處理不同事件的多線程機制中，不同的線程處理不同的任務，他們之間互不干涉。不會由于一處等待而影響其他部分。其次，它們提供了一個充分利用計算機CPU的方法;再次，它能夠提高應用程序的使用率，加快應用程序的響應時間，以及使應用程序更有效地利用系統資源。另外多線程技術不僅用于實時控制編程，它在網絡通迅、數學計算和多媒體編程等方面也有著很廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]陽小蘭.Java語言中多線程技術的研究與實現[J].軟件導刊，2007.

[2]李卓玲.Java程序設計實用教程[J].大連:大連理工大學出版社，2003.