Java 线程

本文主要摘取自Java 线程简介

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线程基础

什么是线程？

几乎每种操作系统都支持进程的概念 ―― 进程就是在某种程度上相互隔离的、独立运行的程序。
线程化是允许多个活动共存于一个进程中的工具。大多数现代的操作系统都支持线程，而且线程的概念以各种形式已存在了好多年。Java 是第一个在语言本身中显式地包含线程的主流编程语言，它没有把线程化看作是底层操作系统的工具。

每个 Java 程序都使用线程

每个 Java 程序都至少有一个线程 ― 主线程。当一个 Java 程序启动时，JVM 会创建主线程，并在该线程中调用程序的 main() 方法。

JVM 还创建了其它线程，您通常都看不到它们 ― 例如，与垃圾收集、对象终止和其它 JVM 内务处理任务相关的线程。其它工具也创建线程，如 AWT（抽象窗口工具箱（Abstract Windowing Toolkit））或 Swing UI 工具箱、servlet 容器、应用程序服务器和 RMI（远程方法调用（Remote Method Invocation））。

为什么使用线程？

在 Java 程序中使用线程有许多原因。如果您使用 Swing、servlet、RMI 或 Enterprise JavaBeans（EJB）技术，您也许没有意识到您已经在使用线程了。
使用线程的一些原因是它们可以帮助：

• 使 UI 响应更快
• 利用多处理器系统
• 简化建模
• 执行异步或后台处理

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线程的生命周期

创建线程

在 Java 程序中创建线程有几种方法。每个 Java 程序至少包含一个线程：主线程。其它线程都是通过 Thread 构造器或实例化继承类 Thread 的类来创建的。

Java 线程可以通过直接实例化 Thread 对象或实例化继承 Thread 的对象来创建其它线程。在线程基础 中的示例（其中，我们在十秒钟之内计算尽量多的素数）中，我们通过实例化 CalculatePrimes 类型的对象（它继承了 Thread），创建了一个线程。

当我们讨论 Java 程序中的线程时，也许会提到两个相关实体：完成工作的实际线程或代表线程的 Thread 对象。正在运行的线程通常是由操作系统创建的；Thread 对象是由 Java VM 创建的，作为控制相关线程的一种方式。

结束线程

线程会以以下三种方式之一结束：

• 线程到达其 run() 方法的末尾。
• 线程抛出一个未捕获到的 Exception 或 Error。
• 另一个线程调用一个弃用的 stop() 方法。弃用是指这些方法仍然存在，但是您不应该在新代码中使用它们，并且应该尽量从现有代码中除去它们。

当 Java 程序中的所有线程都完成时，程序就退出了。

加入线程

Thread API 包含了等待另一个线程完成的方法：join() 方法。当调用 Thread.join() 时，调用线程将阻塞，直到目标线程完成为止。

Thread.join() 通常由使用线程的程序使用，以将大问题划分成许多小问题，每个小问题分配一个线程。本章结尾处的示例创建了十个线程，启动它们，然后使用 Thread.join() 等待它们全部完成。

调度

除了使用 Thread.join() 和 Object.wait() 的时候，线程调度和执行的计时是不确定的。如果两个线程同时运行，而且都不等待，您必须假设在任何两个指令之间，其它线程都可以运行并修改程序变量。如果线程要访问其它线程可以看见的变量，如从静态字段（全局变量）直接或间接引用的数据，则必须使用同步以确保数据一致性。

在以下的简单示例中，我们将创建并启动两个线程，每个线程都打印两行到 System.out：

public class TwoThreads {
 
    public static class Thread1 extends Thread {
        public void run() {
            System.out.println("A");
            System.out.println("B");
        }
    }
 
    public static class Thread2 extends Thread {
        public void run() {
            System.out.println("1");
            System.out.println("2");
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        new Thread1().start();
        new Thread2().start();
    }
}

我们并不知道这些行按什么顺序执行，只知道“1”在“2”之前打印，以及“A”在“B”之前打印。输出可能是以下结果中的任何一种：

• 1 2 A B
• 1 A 2 B
• 1 A B 2
• A 1 2 B
• A 1 B 2
• A B 1 2

不仅不同机器之间的结果可能不同，而且在同一机器上多次运行同一程序也可能生成不同结果。永远不要假设一个线程会在另一个线程之前执行某些操作，除非您已经使用了同步以强制一个特定的执行顺序。

休眠

Thread API 包含了一个 sleep() 方法，它将使当前线程进入等待状态，直到过了一段指定时间，或者直到另一个线程对当前线程的 Thread 对象调用了 Thread.interrupt()，从而中断了线程。当过了指定时间后，线程又将变成可运行的，并且回到调度程序的可运行线程队列中。

如果线程是由对 Thread.interrupt() 的调用而中断的，那么休眠的线程会抛出 InterruptedException，这样线程就知道它是由中断唤醒的，就不必查看计时器是否过期。

Thread.yield() 方法就象 Thread.sleep() 一样，但它并不引起休眠，而只是暂停当前线程片刻，这样其它线程就可以运行了。在大多数实现中，当较高优先级的线程调用 Thread.yield() 时，较低优先级的线程就不会运行。

CalculatePrimes 示例使用了一个后台线程计算素数，然后休眠十秒钟。当计时器过期后，它就会设置一个标志，表示已经过了十秒。

守护程序线程

我们提到过当 Java 程序的所有线程都完成时，该程序就退出，但这并不完全正确。隐藏的系统线程，如垃圾收集线程和由 JVM 创建的其它线程会怎么样？我们没有办法停止这些线程。如果那些线程正在运行，那么 Java 程序怎么退出呢？

这些系统线程称作守护程序线程。Java 程序实际上是在它的所有非守护程序线程完成后退出的。

任何线程都可以变成守护程序线程。可以通过调用 Thread.setDaemon() 方法来指明某个线程是守护程序线程。您也许想要使用守护程序线程作为在程序中创建的后台线程，如计时器线程或其它延迟的事件线程，只有当其它非守护程序线程正在运行时，这些线程才有用。

小结

就象程序一样，线程有生命周期：它们启动、执行，然后完成。一个程序或进程也许包含多个线程，而这些线程看来互相单独地执行。

线程是通过实例化 Thread 对象或实例化继承 Thread 的对象来创建的，但在对新的 Thread 对象调用 start() 方法之前，这个线程并没有开始执行。当线程运行到其 run() 方法的末尾或抛出未经处理的异常时，它们就结束了。

sleep() 方法可以用于等待一段特定时间；而 join() 方法可能用于等到另一个线程完成。