线程是Java的一大特性,它可以是给定的指令序列、给定的方法中定义的变量或者一些共享数据(类一级的变量)。在Java中每个线程有自己的堆栈 和程序计数器(PC),其中堆栈是用来跟踪线程的上下文(上下文是当线程执行到某处时,当前的局部变量的值),而程序计数器则用来跟踪当前线程正在执行的 指令。

在通常情况下,一个线程不能访问另外一个线程的堆栈变量,而且这个线程必须处于如下状态之一:

1.排队状态(Ready),在用户创建了一个线程以后,这个线程不会立即运行。当线程中的方法start()被调用时,这个线程就会进行排队 状态,等待调度程序将它转入运行状态(Running)。当一个进程被执行后它也可以进行排队状态。如果调度程序允许的话,通过调用方法yield()就 可以将进程放入排队状态。

2.运行状态(Running),当调度程序将CPU的运行时间分配给一个线程,这个线程就进入了运行状态开始运行。

3.等待状态(Waiting),很多原因都可以导致线程处于等待状态,例如线程执行过程中被暂停,或者是等待I/O请求的完成而进入等待状态。

在Java中不同的线程具有不同的优先级,高优先级的线程可以安排在低优先级线程之前完成。如果多个线程具有相同的优先级,Java会在不同的 线程之间切换运行。一个应用程序可以通过使用线程中的方法setPriority()来设置线程的优先级,使用方法getPriority()来获得一个 线程的优先级。

线程的生命周期

一个线程的的生命周期可以分成两阶段:生存(Alive)周期和死亡(Dead)周期,其中生存周期又包括运行状态(Running)和等待状 态(Waiting)。当创建一个新线程后,这个线程就进入了排队状态(Ready),当线程中的方法start()被调用时,线程就进入生存周期,这时 它的方法isAlive()始终返回真值,直至线程进入死亡状态。

线程的实现

有两种方法可以实现线程,一种是扩展java.lang.Thread类,另一种是通过java.lang.Runnable接口。

Thread类封装了线程的行为。要创建一个线程,必须创建一个从Thread类扩展出的新类。由于在Thread类中方法run()没有提供 任何的操作,因此,在创建线程时用户必须覆盖方法run()来完成有用的工作。当线程中的方法start()被调用时,方法run()再被调用。下面的代 码就是通过扩展Thread类来实现线程:

import java.awt.*;
class Sample1{
public static void main(String[] args){
 Mythread test1=new Mythread(1);
 Mythread test2=new Mythread(2);
 test1.start();
 test2.start();
}
}
class Mythread  extends Thread {
int id;
Mythread(int i)
{ id=i;}
public void run() {
 int i=0;
 while(id+i==1){
  try {sleep(1000);
 } catch(InterruptedException e) {}
}
System.out.println(“The id  is ”+id);
}

通常当用户希望一个类能运行在自己的线程中,同时也扩展其它某些类的特性时,就需要借助运行Runnable接口来实现。Runnable接口 只有一个方法run()。不论什么时候创建了一个使用Runnable接口的类,都必须在类中编写run()方法来覆盖接口中的run()方法。例如下面 的代码就是通过Runnable接口实现的线程:

import java.awt.*;
import java.applet.Applet;
public class Bounce extends Applet implements Runnable{
static int r=30;
static int x=100;
static int y=30;
Thread t; 
public void init()
{
 t = new Thread(this);
 t.start();
}
public void run()
{
 int y1=+1; 
 int i=1;
 int sleeptime=10;
 while(true)
 {
  y+=(i*y);    
  if(y-r<i ||y+r>getSize().height)             
   y1*=-1;
  try{
   t.sleep(sleeptime);
  }catch(InterruptedException e){ }
 }
}
}

为什么要使用线程池

在Java中,如果每当一个请求到达就创建一个新线程,开销是相当大的。在实际使用中,每个请求创建新线程的服务器在创建和销毁线程上花费的时 间和消耗的系统资源,甚至可能要比花在处理实际的用户请求的时间和资源要多得多。除了创建和销毁线程的开销之外,活动的线程也需要消耗系统资源。如果在一 个JVM里创建太多的线程,可能会导致系统由于过度消耗内存或“切换过度”而导致系统资源不足。为了防止资源不足,服务器应用程序需要一些办法来限制任何 给定时刻处理的请求数目,尽可能减少创建和销毁线程的次数,特别是一些资源耗费比较大的线程的创建和销毁,尽量利用已有对象来进行服务,这就是“池化资 源”技术产生的原因。

线程池主要用来解决线程生命周期开销问题和资源不足问题。通过对多个任务重用线程,线程创建的开销就被分摊到了多个任务上了,而且由于在请求到 达时线程已经存在,所以消除了线程创建所带来的延迟。这样,就可以立即为请求服务,使应用程序响应更快。另外,通过适当地调整线程池中的线程数目可以防止 出现资源不足的情况。

创建一个线程池

一个比较简单的线程池至少应包含线程池管理器、工作线程、任务队列、任务接口等部分。其中线程池管理器(ThreadPool Manager)的作用是创建、销毁并管理线程池,将工作线程放入线程池中;工作线程是一个可以循环执行任务的线程,在没有任务时进行等待;任务队列的作 用是提供一种缓冲机制,将没有处理的任务放在任务队列中;任务接口是每个任务必须实现的接口,主要用来规定任务的入口、任务执行完后的收尾工作、任务的执 行状态等,工作线程通过该接口调度任务的执行。下面的代码实现了创建一个线程池,以及从线程池中取出线程的操作:

public class ThreadPool
{  
private Stack threadpool = new Stack();
private int poolSize;
private int currSize=0;
public void setSize(int n)
{
 poolSize = n;
}
public void run()
{
 for(int i=0;i<poolSize;i++)
 {
  WorkThread workthread=new WorkThread();
  threadpool.push(workthread);
  currSize++;
 }
}
public  synchronized WorkThread  getworker( )
{
 if (threadpool.empty())
  system.out.println(“stack is empty”);
 else
 try{ return threadpool.pop();
 } catch (EmptyStackException e){}
}
}

线程池适合应用的场合

当一个Web服务器接受到大量短小线程的请求时,使用线程池技术是非常合适的,它可以大大减少线程的创建和销毁次数,提高服务器的工作效率。但 如果线程要求的运行时间比较长,此时线程的运行时间比创建时间要长得多,单靠减少创建时间对系统效率的提高不明显,此时就不适合应用线程池技术,需要借助 其它的技术来提高服务器的服务效率。