维普资讯 http://www.cqvip.com 第２４卷第３期 ２００７年９月 南宁师范高等专科学校学报 ＶＯ Ｌ．２４ ＮＯ．３ Ｓｅｐｔ．２００７ ＪＡＶＡ语言多线程机制及其应用 赵智 （广西教育学院教学与计算机科学系．广西南宁５３００２３） 摘 要：多线程是面向对象程序设计语言中的重要的概念，它是人们掌握面向对象程序设计方法的关键之一。本文 针对ＪＡＶＡ语言中多线程机制．结合应用实例．说明多线程在多媒体应用的一些经验及使用过程中应注意的问题．时掌握 Ｊａｖａ语言的多线程鳊程方法的人来说．具有一定的参考价值。 关键词：Ｊａｖａ；多线程；应用 中图分类号：ＴＰ３ｌ１．５ｌ 文献标识码：Ａ ＺｈａｏＺｈｉ 文章编号：１００８—６９６Ｘ（２００７）０３－０１４５－０３ Ｍｕｌｔｉ．ｔｈｒｅａｄ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｎ Ｊａｖａ ａｎｄ ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ （Ｇｕａｎｇｘｉ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ。Ｎａｎｎｉｎｇ．Ｇｕａｎｇｘｉ ５３００２３） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕｌｔｉ．ｔｈｒｅａｄ，ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎ ＯＯＰ ｌａｎｇｕａｇｅ，ｉｓ ｏｆｌｅ ｏｆｔｈｅ ｋｅｙｓ ｔｏ ｍａｓｔｅｒ ＣＯＥ Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｍｕｌｔｉ・ｔｈｒｅａｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｎ Ｊａｖａ ａｎｄ ｍｔｃｇｒａｔ￣ｗｉｔｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｘａｍｐｌｅｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｍｕｌｔｉ・ｔｈｒｅａｄ ｉｎ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｖａｌｕａｂｌｅ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉ・ｔｈｒｅａｄ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｉｎ Ｊａｖａ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｊａｖａ；ｍｕｌｔｉ—ｔｈｒｅａｄ；ａｐｐｌｙ １．线程与多线程概述 相当一部分程序是单线程的．也就足一个程序只有一条 从头至尾的执行路线。现实世界中．很多过程都具有多种途 程 创建普通类的对象的操作是一样．先定义Ｔｈｒｅａｄ类的 一个子类，在该子类中重写ｒｕｎＯ方法。用这样的Ｔｈｒｅａｄ子 创建和启动一个线程的语句： Ｔｈｒｅａｄ ｏＨｌ＝ｎｅｗＴｈｒｅａｄ０；，庐明一个对象实例．即创 类去创建一个实例对象。该对象就足一个线程。 径同时运作。如文件服务，可能需要同时处理多个客户机的 请求。 多线程是指同时存在几个执行体，按几条不同的执行路 线共同工作的情况。Ｊａｖａ语言的一个重要功能特点就是内置 对多线程的去持，它使得编程人员可以很方便地开发出具有 多线程功能。能同时处理多个任务的功能强大的应用程序。 建一个线程； ｏｂｊ１．ｒｕｎＯ；，，用Ｔｈｒｅａｄ类中的ｒａｎ０方法启动线程； 启动线程。也就是启动线程的ｒｕｎ０方法。Ｔｈｒｅｄ类中 ａ的ｒａｎ０方法没有任何操作语句．所以这个线程没有任何操 作。要使线程实现预定功能。必须重写ｒａｎ０方法。编写线 程体的ｒａｎ０方法后．启动线程就是启动子类中重写的ｒａｎ０ 方法。 ２．创建线程对象的两种方法 Ｊａｖａ语言中，实现线程有两种方式，第一种是生成 Ｔｈｒｅａｄ类的子类．并定义该子类自己的ＦｉｌＥｔ方法．线程的任 务在方法ｍＥｔ中实现。用这种方法实现线程局限．即：如果 ３．线程的状态及相互转换 每个线程都有着各自的特定状态。一个线程处于以下５ 种状态之一。 定义的类已经是其他类的子类．而Ｊａｖａ不允许多重继承． 这种情况下．用第二种实现线程的方法．即实现ＲｕｎＥｔａｂｌｅ 接口．通过实现Ｒｕｎｎａｂｌｅ接口中的ｌｕｌｌ方法来完成该线程 的功能。 ３．１新生状态 线程已被创建但尚未执行。当线程处于“新生”状态时． 只是一个空线程对象．它还没有分配到系统资源．因此只能 通过继承Ｔｈｒｅａｄ类创建线程 Ｊａｖａ为我们提供了线程类Ｔｈｒｅａｄ来创建线程。创建线 启动或终止它．任何其他操作都会引发异常。 收稿日期：２００７—０６—１９ 作者简介ｔ赵￣（１９６２一）．男（壮族），广西教育学院数学与计算机科学系讲师．主要从事计算机教学工作。 １４５＿一 一维普资讯 http://www.cqvip.com ＪＡＶＡ语言多线程机制及其应用 ３．２准备运行状态 线程的生命周期从准备运行状态开始：一个线程已实例 化并已启动．ＪＶＭ可以分配时间片给这个线程．以使其在 ＣＰＵ上运行。 ３．３运行态 —作者＼赵ｐｔｉｏｎｏ 智 等待和通知 等待和通知提供了在同一对象一１２同步的线程之问的通 信方式。为了进一行通信，线程在共享对象Ｌ执行ｗａｉｔ０和 ｎｏｔｉｆｙＯ（或ｎｏｆｉｆｙＡｌｌＯ）方法。这些ｆｉｎａｌ方法定义在Ｏｂｊｅｃｔ类中， 因此它们被所有对象继承。 线程处于运行状态．它意味着线程正在执行，线程占用 着处理机，了Ｅ执行它的代码。对只有一个处理机的计算机来 说，任何时刻只能有一个线程占用处理机。 ３．４死亡状态 一４．Ｔｈｒｅａｄ的方法 Ｔｈｒｅａｄ类的各个方法及它们的用法。 ｉｆｎＭ ｂｏｏｌｅａｎ ｉｓＡｉｉｖｅ０此方法可用于确定线程为活动线 个线程执行结束．不能再被启动。如果线程处于死亡 状态．就不再能够运行。 程或死亡线程。如果线程已启动但还没有终止，那么它处理 ３．５不可运行状态 活动状态，也就是说。不是处于死亡状态。 根据具体情况， 在运行的线程可以转换至不可运行状 ｉｆｎａｌ ｉｎｔ ｇｅｔＰｒｉｏｆｉｔｙ０方法：返回当前线程的优先级。 态。线程保持不可运行状态．直到发生特定的状态转换。线 ｉｆｎａｌ ｖｉｏｄ ｓｅｔＰｒｉｏｆｉｔｙ（ｉｎｔ ｎｅｗＰｒｉｏｒｉｔｙ）方法：改变其优先级。 程不能直接从运行状态转换至不可运行状态，而是应该先转 优先级的取值范围应位于两个整数之间，对于本线程，可以 换至准备运行状态。以下是不可运行状态： 设置ｎｅｗＰｒｉｏｒｉｔｙ和最高优先级。 ａ淋眠：线程休眠一定的时间； ｓｔａｔｉｃ ｖｏｉｄ ｙｉｅｌｄ（）方法：使线程暂时停止运行，从而允许 ｂ）Ｉ／Ｏ阻塞：线程等阻塞运算完成（Ｉ，０阻塞）； 其他线程运行。 ｃ）阻塞等待挂起完成：线程等待其他线程的完成； ｓｔａｔｉｃ ｖｏｉｄ ｓｌｅｅｐＯｏｎｇ ｍｉｌｌｉｓｅｃ）ｔｈｒｏｗｓ ｄ游待通知：线程等待其他线程通知； ＩｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄＥｘｃｅｐｔｉｏｎ：当前线程休眠指定的时问，然后继续 ｅ）阻塞以获得锁定：线程进行等待，以获得对象的锁定。 运行。 线程状态间的转换 ｉｆｎａｌ ｖｏｉｄ ｊｏｉｎＯ ｔｈｒｏｗｓ ＩｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄＥｘｃｅｐｆｉｏｎ 运行和挂起 ｉｆｎａｌ ｖｏｉｄ ｊｏｉｎ（１ｏｎｇ ｍｉｌｌｉｓｅｃ）ｔｈｒｏｗｓ ＩｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄＥｘｃｅｐｔｉｏｎ ｓｔａｒｔ０方法被调用后．线程的生命周期就从准备运行状 调用以Ｉ：两个方法中的任何一个．都将进行等待，而且 态开始了。进入准备运行状态事．线程有资格运行．即线程 不会返同。 到线程完成或者超过指定时间。 等待获得ＣＰＵ时问。线程调度器决定哪个线程可以运行并 ｖｏｉｄ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ（）方法：中断调用此方法的线程。在等待通 决定其运行时间。 知、休眠或阻塞以等待挂起完成的状态下．线程将收到 准备运行状态 运行状态之问的转换：调用定义在 ＩｍｅｒｒｕｐｔｅｄＥｘｃｅｐｔｉｏｎ异常。 Ｔｈｒｅａｄ类中的ｙｉｅｌｄ０方法将会导致当前线程的运行状态转换 为准备运行状态，从而释放ＣＰＵ。然后由线程调度器决定何 ５．线程的优先级 时再次运行此线程。如果没有其他线程处于准备运行状态． 对于多线程程序．每个线程的重要程度不尽相同。如多 那么此线程继续运行。如果有其他线程处于准备运行状态． 个线程在等待获得ＣＰＵ时间时．往往需要优先级高的线程 这些线程的优先级将决定哪个线程可以运行。 优先抢占到ＣＰＵ时间得以执行；又如多个线程交替执行时， 通过调用静态方法ｙｉｅｌｄ０。正在运行的线程使其他处于 优先级决定了级别高的线程得到ＣＰＵ的次数多一些且时间 准备运行状态的线程有机会运行。这种机制是有用的。一个 长一 ，即高优先级的线程处理的任务效率就高一些。 典型的例子就是．当用户发出命令．以进行ＣＰＵ密集型的 Ｊａｖａ中线程的优先级从低到高以整数１ １０表示，共分 计算时．用户可以通过点击“取消”按钮进行取消。如果计 为１０级．设置优先级是通过调用线程对象的ｓｅｔＰｒｉｏｒｉｔｙ０方 算线程霸占了ＣＰＵ，用户单击“取消”终止计算。进行这种 法。设置优先级的语句为： 计算的线程应该逐步进行计算。并在各步之问挂起。以允许 线程名．ｓｅｔＰｒｉｏｒｉｔｙ（优先级）； 其他线程运行。 优先级在线程启动前设置．也可以在启动后进行设置， 休眠和唤醒 以满足不同的优先级需求。 调用Ｔｈｒｅａｄ类中的静态方法ｓｌｅｅｐ０将会导致当前正在 运行的线程暂停运行并转至休眠状态。此方法并不释放线程 ６．线程的同步控制 的锁定。在转换至准备运行状态以获得运行机会之前，线程 一个Ｊａｖａ程序的多线程之间可以共享数据。当线程以 将休眠，休眠时问在方法的参数中给定。如果线程在休眠时 异步方式访问共享数据时，有时候足不安全的或者不符合逻 被中断．当它醒来并运行时。将抛出一个Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ Ｅｘｃｅ 辑的。比如。同一时刻一个线程在读取数据，另外一个线程 一ｌ４６－～ 维普资讯 http://www.cqvip.com
ＪＡｖ＾语言多线程机制及其应用 作者＼赵智 在处理数据．当处理数据的线程没有等到读取数据的线程读 取完毕就去处理数据，必然得到错误的处理结果。如果我们 采用多线程同步控制机制，等第一个线程读取完数据，第二 个线程才能处理该数据，就会避免错误。 在Ｊａｖａ中可以用关键字ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ声明对共享数据操 作的方法。用ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ声明的方法即为同步方法。Ｊａｖａ ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｐａｉｎｔ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ ｇ） ｆ ｇ．ｄｒａｗＳｔｒｉｎｇ（”播放音乐”，１５０．１５）； ｆｏｒ（ｉｎｔ ｉ＝０；ｉ＜３；ｉ＋＋） Ｉ 中有一个同步模型——管程．负责管理线程对对象中的同步 方法的访问，它的原理是：赋予该对象唯一的一把“钥匙”， 当多个线程进入对象，只有取得该对象钥匙的线程才可以访问同步方法．其他线程在该对象中等待，直到该线程用ｗａｉｔＯ 方法放弃这把钥匙．其他等待的线程抢占该钥匙后才可得以 执行，而没有取得钥匙的线程仍被阻塞在该对象的等待中。 ｔｈｉｓ）； ｇ．ｄｒａｗｌｍａｇｅ（ｍ脚，２５，２５．２００，２００， ｔｒｙ Ｉ ｌ Ｃａ Ｔｈｒｅａｄ．ｓｌｅｅｐ（１ ０００）； ７．多线程应用实例 以下是一个应用多线程同时播放音乐和显示图像的一 ｌ ｌ 个实例，预先准备三个ｊＰｇ文件，取名为ｍ［Ｏ１、ｍｉｌｌ、ｍｒ２１， 一ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄｒａｎ０ｌ】 个ｒａｐ３文件，放在当前目录，程序如下： ｉｍｐｏｒｔ ｊａｖａ．ａｐｐｌｅｔ． ； ｉｍｐｏｒｔ ｊａｖａ．州． ； ｐｕｂｌｉｃ ｃｌａｓｓ Ｍｏｖｉｅ ｅｘｔｅｎｄｓ Ａｐｐｌｅｔ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓ Ｒｕｎｎａｂｌｅ ８．结束语 Ｊａｖａ多线程技术除了多媒体编程的应用外，它在网络通 迅、数学计算和实时控制方面也有着很广阔的应用前景。 多线程使应用程序可以同时进行不同的操作，处理不同 ｌ Ｉｍａｇｅ ｍｆｌ； ＡｕｄｉｏＣｌｉｐ ａａ； Ｔｈｒｅａｄ ｔ： 的事件。多线程机制中，不同的线程处理不同的任务．他们 之间互不干涉．不会由于一处等待影响其他部分。 ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｉｎｉｔＯ Ｉ ｍ＝ｎｅｗ ｍ［３１； ｆｏｒ（ｉｎｔ ｉ＝ｏ：ｉ＜３．ｉ＋＋） ｍ［ｉｌ＝ｇｅｔｌｍａｇｅ（ｇｅｔＣｏｄｅＢａｓｅ０，（ｉ＋１）＋＂．ｊｐｇ”）； ａａ＝ｇｅｔＡｕｄｉｏＣｌｉｐ（ｇｅｔＣｏｄｅＢａｓｅ０．”ｍｕｓｉｃ．ｍｐ３”）： ａａ．ｐｈｙ０； ｊ ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｓｔａｒｔ０ Ｉ ｉｆ（ｔ＝＝ｎｕｌ１） Ｉ ｔ＝ｎｅｗ Ｔｈｒｅａｄ（ｔｈｉｓ）； ｔ．ｓｔａｒｔＯ； ｝ 参考文献： …殷兆辟｜Ｊａｖａ语言程序设计ＩＭＩ．北京：高等教育出版社，２００２。 Ｉ２Ｉ任学群译．Ｊａｖａ认证考试指南ｌＭｌ■ｂ京：清华大学出版社．２００５． １３Ｊ朱仲杰．Ｊａｖａ全方位学习ｌＭ１．北京：机械工业出版社．２００５． １４Ｉ吴中福．钟诚．汪学明．等．Ｊａｖａ语言及其应用ｌＭｊ．重庆：重庆大学出 版社．２００１． １Ｓｌ表兆山．刘学田．苗沛荣译．Ｊａｖａ程序ｉｌｆｆ￣版社．２００４． ｌＭ１．北京：机械工业出 ｆ６１１＆ｌＴｉｍｏｔｈｒ Ｂｕｄｄ三方四方工作窒译．面向对象Ｊａ 嫡程思想ｆＭｉ．北 京：清华大学出版社．２００２． （责任编辑：覃庆甫责任校对；赵美斌） 一ｌ４７．＿－
