在構(gòu)建高性能、可擴展的 Java 應(yīng)用程序時，充分利用多線程至關(guān)重要。如果不慎使用，線程也可能成為性能瓶頸，甚至導致不可預(yù)測的行為。

suspendThread 的局限性

suspendThread 方法是一種過時的線程管理技術(shù)，在 Java 9 及更高版本中已被棄用。它通過暫停線程的執(zhí)行來凍結(jié)線程，但在某些情況下可能導致死鎖和不可預(yù)測的行為。因此，在現(xiàn)代 Java 應(yīng)用程序中使用 suspendThread 并不是一個好習慣。

替代 suspendThread 的高效線程管理技術(shù)

有幾種現(xiàn)代技術(shù)可以用來高效地管理線程，避免了 suspendThread 的缺點。以下是一些常見的方法：

1. wait() 和 notify()

wait() 和 notify() 方法允許線程等待特定條件滿足后再繼續(xù)執(zhí)行。這對于實現(xiàn)生產(chǎn)者-消費者模式和同步線程訪問共享資源非常有用。

2. Lock 和 Condition

Lock 和 Condition 類提供了一種更靈活的方式來管理線程同步。它們允許線程在獲取鎖后執(zhí)行某些操作，并在特定條件滿足時釋放鎖。

3. CountDownLatch

CountDownLatch 類用于等待一組線程完成特定任務(wù)。它提供了一個計數(shù)器，在所有線程完成任務(wù)后減為零，從而允許主線程繼續(xù)執(zhí)行。

4. Semaphore

Semaphore 類用于限制對共享資源的并發(fā)訪問。它允許指定資源的最大訪問數(shù)，并強制線程在訪問資源之前獲取許可證。

案例研究：使用 Lock 和 Condition

假設(shè)我們要構(gòu)建一個簡單的生產(chǎn)者-消費者應(yīng)用程序，其中生產(chǎn)者線程將數(shù)據(jù)放入隊列，而消費者線程將數(shù)據(jù)從隊列中取出。我們可以使用 Lock 和 Condition 如下實現(xiàn)它：

java import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.Condition;

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什么是線程 單獨線程 多線程

一、線程的概念一般來說,我們把正在計算機中執(zhí)行的程序叫做進程(Process) ,而不將其稱為程序(Program)。 所謂線程(Thread),是進程中某個單一順序的控制流。 新興的操作系統(tǒng),如Mac,Windows NT,Windows 95等,大多采用多線程的概念,把線程視為基本執(zhí)行單位。 線程也是Java中的相當重要的組成部分之一。 甚至最簡單的Applet也是由多個線程來完成的。 在Java中,任何一個Applet的paint()和update()方法都是由AWT(Abstract Window Toolkit)繪圖與事件處理線程調(diào)用的,而Applet 主要的里程碑方法——init(),start(),stop()和destory()——是由執(zhí)行該Applet的應(yīng)用調(diào)用的。 單線程的概念沒有什么新的地方,真正有趣的是在一個程序中同時使用多個線程來完成不同的任務(wù)。 某些地方用輕量進程(Lightweig ht Process)來代替線程,線程與真正進程的相似性在于它們都是單一順序控制流。 然而線程被認為輕量是由于它運行于整個程序的上下文內(nèi),能使用整個程序共有的資源和程序環(huán)境。 作為單一順序控制流,在運行的程序內(nèi)線程必須擁有一些資源作為必要的開銷。 例如,必須有執(zhí)行堆棧和程序計數(shù)器。 在線程內(nèi)執(zhí)行的代碼只在它的上下文中起作用,因此某些地方用執(zhí)行上下文來代替線程。 二、線程屬性為了正確有效地使用線程,必須理解線程的各個方面并了解Java 實時系統(tǒng)。 必須知道如何提供線程體、線程的生命周期、實時系統(tǒng)如 何調(diào)度線程、線程組、什么是幽靈線程(Demo nThread)。 (1)線程體所有的操作都發(fā)生在線程體中,在Java中線程體是從Thread類繼承的run()方法,或?qū)崿F(xiàn)Runnable接口的類中的run()方法。 當線程產(chǎn)生并初始化后,實時系統(tǒng)調(diào)用它的run()方法。 run()方法內(nèi)的代碼實現(xiàn)所產(chǎn)生線程的行為,它是線程的主要部分。 (2)線程狀態(tài)附圖表示了線程在它的生命周期內(nèi)的任何時刻所能處的狀態(tài)以及引起狀態(tài)改變的方法。 這圖并不是完整的有限狀態(tài)圖,但基本概括了線程中比較感興趣和普遍的方面。 以下討論有關(guān)線程生命周期以此為據(jù)。 ●新線程態(tài)(New Thread)產(chǎn)生一個Thread對象就生成一個新線程。 當線程處于新線程狀態(tài)時,僅僅是一個空線程對象,它還沒有分配到系統(tǒng)資源。 因此只能啟動或終止它。 任何其他操作都會引發(fā)異常。 ●可運行態(tài)(Runnable)start()方法產(chǎn)生運行線程所必須的資源,調(diào)度線程執(zhí)行,并且調(diào)用線程的run()方法。 在這時線程處于可運行態(tài)。 該狀態(tài)不稱為運行態(tài)是因為這時的線程并不總是一直占用處理機。 特別是對于只有一個處理機的PC而言,任何時刻只能有一個處于可運行態(tài)的線程占用處理 機。 Java通過調(diào)度來實現(xiàn)多線程對處理機的共享。 ●非運行態(tài)(Not Runnable)當以下事件發(fā)生時,線程進入非運行態(tài)。 ①suspend()方法被調(diào)用;②sleep()方法被調(diào)用;③線程使用wait()來等待條件變量;④線程處于I/O等待。 ●死亡態(tài)(Dead)當run()方法返回,或別的線程調(diào)用stop()方法,線程進入死亡態(tài) 。 通常Applet使用它的stop()方法來終止它產(chǎn)生的所有線程。 (3)線程優(yōu)先級雖然我們說線程是并發(fā)運行的。 然而事實常常并非如此。 正如前面談到的,當系統(tǒng)中只有一個CPU時,以某種順序在單CPU情況下執(zhí)行多線程被稱為調(diào)度(scheduling)。 Java采用的是一種簡單、固定的調(diào)度法,即固定優(yōu)先級調(diào)度。 這種算法是根據(jù)處于可運行態(tài)線程的相對優(yōu)先級來實行調(diào)度。 當線程產(chǎn)生時,它繼承原線程的優(yōu)先級。 在需要時可對優(yōu)先級進行修改。 在任何時刻,如果有多條線程等待運行,系統(tǒng)選擇優(yōu)先級最高的可運行線程運行。 只有當它停止、自動放棄、或由于某種原因成為非運行態(tài)低優(yōu)先級的線程才能運行。 如果兩個線程具有相同的優(yōu)先級,它們將被交替地運行。 Java實時系統(tǒng)的線程調(diào)度算法還是強制性的,在任何時刻,如果一個比其他線程優(yōu)先級都高的線程的狀態(tài)變?yōu)榭蛇\行態(tài),實時系統(tǒng)將選擇該線程來運行。 (4)幽靈線程任何一個Java線程都能成為幽靈線程。 它是作為運行于同一個進程內(nèi)的對象和線程的服務(wù)提供者。 例如,HotJava瀏覽器有一個稱為 后臺圖片閱讀器的幽靈線程,它為需要圖片的對象和線程從文件系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)讀入圖片。 幽靈線程是應(yīng)用中典型的獨立線程。 它為同一應(yīng)用中的其他對象和線程提供服務(wù)。 幽靈線程的run()方法一般都是無限循環(huán),等待服務(wù)請求。 (5)線程組每個Java線程都是某個線程組的成員。 線程組提供一種機制,使得多個線程集于一個對象內(nèi),能對它們實行整體操作。 譬如,你能用一個方法調(diào)用來啟動或掛起組內(nèi)的所有線程。 Java線程組由ThreadGroup類實現(xiàn)。 當線程產(chǎn)生時,可以指定線程組或由實時系統(tǒng)將其放入某個缺省的線程組內(nèi)。 線程只能屬于一個線程組,并且當線程產(chǎn)生后不能改變它所屬的線程組。 三、多線程程序?qū)τ诙嗑€程的好處這就不多說了。 但是,它同樣也帶來了某些新的麻煩。 只要在設(shè)計程序時特別小心留意,克服這些麻煩并不算太困難。 (1)同步線程許多線程在執(zhí)行中必須考慮與其他線程之間共享數(shù)據(jù)或協(xié)調(diào)執(zhí)行狀態(tài)。 這就需要同步機制。 在Java中每個對象都有一把鎖與之對應(yīng)。 但Java不提供單獨的lock和unlock操作。 它由高層的結(jié)構(gòu)隱式實現(xiàn), 來保證操作的對應(yīng)。 (然而,我們注意到Java虛擬機提供單獨的monito renter和monitorexit指令來實現(xiàn)lock和unlock操作。 )synchronized語句計算一個對象引用,試圖對該對象完成鎖操作, 并且在完成鎖操作前停止處理。 當鎖操作完成synchronized語句體得到執(zhí)行。 當語句體執(zhí)行完畢(無論正常或異常),解鎖操作自動完成。 作為面向對象的語言,synchronized經(jīng)常與方法連用。 一種比較好的辦法是,如果某個變量由一個線程賦值并由別的線程引用或賦值,那么所有對該變量的訪問都必須在某個synchromized語句或synchronized方法內(nèi)。 現(xiàn)在假設(shè)一種情況：線程1與線程2都要訪問某個數(shù)據(jù)區(qū),并且要求線程1的訪問先于線程2, 則這時僅用synchronized是不能解決問題的。 這在Unix或Windows NT中可用Simaphore來實現(xiàn)。 而Java并不提供。 在Java中提供的是wait()和notify()機制。 使用如下:synchronized method-1(…){ call by thread 1.‖access data area;available=true;notify()}synchronized method-2(…){‖call by thread (!available)try{wait();‖wait for notify().}catch (Interrupted Exception e){}‖access data area}其中available是類成員變量,置初值為false。 如果在method-2中檢查available為假,則調(diào)用wait()。 wait()的作用是使線程2進入非運行態(tài),并且解鎖。 在這種情況下,method-1可以被線程1調(diào)用。 當執(zhí)行notify()后。 線程2由非運行態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛇\行態(tài)。 當method-1調(diào)用返回后。 線程2可重新對該對象加鎖,加鎖成功后執(zhí)行wait()返回后的指令。 這種機制也能適用于其他更復(fù)雜的情況。 (2)死鎖如果程序中有幾個競爭資源的并發(fā)線程,那么保證均衡是很重要的。 系統(tǒng)均衡是指每個線程在執(zhí)行過程中都能充分訪問有限的資源。 系統(tǒng)中沒有餓死和死鎖的線程。 Java并不提供對死鎖的檢測機制。 對大多數(shù)的Java程序員來說防止死鎖是一種較好的選擇。 最簡單的防止死鎖的方法是對競爭的資源引入序號,如果一個線程需要幾個資源,那么它必須先得到小序號的資源,再申請大序號的資源。 四、線程和進程的比較進程是資源分配的基本單位。 所有與該進程有關(guān)的資源，都被記錄在進程控制塊PCB中。 以表示該進程擁有這些資源或正在使用它們。 另外，進程也是搶占處理機的調(diào)度單位，它擁有一個完整的虛擬地址空間。 與進程相對應(yīng)，線程與資源分配無關(guān)，它屬于某一個進程，并與進程內(nèi)的其他線程一起共享進程的資源。 當進程發(fā)生調(diào)度時，不同的進程擁有不同的虛擬地址空間，而同一進程內(nèi)的不同線程共享同一地址空間。 線程只由相關(guān)堆棧（系統(tǒng)棧或用戶棧）寄存器和線程控制表TCB組成。 寄存器可被用來存儲線程內(nèi)的局部變量，但不能存儲其他線程的相關(guān)變量。 發(fā)生進程切換與發(fā)生線程切換時相比較，進程切換時涉及到有關(guān)資源指針的保存以及地址空間的變化等問題；線程切換時，由于同不進程內(nèi)的線程共享資源和地址 空間，將不涉及資源信息的保存和地址變化問題，從而減少了操作系統(tǒng)的開銷時間。 而且，進程的調(diào)度與切換都是由操作系統(tǒng)內(nèi)核完成，而線程則既可由操作系統(tǒng)內(nèi) 核完成，也可由用戶程序進行。 五、線程的適用范圍典型的應(yīng)用 1.服務(wù)器中的文件管理或通信控制 2.前后臺處理 3.異步處理六、線程的執(zhí)行特性一個線程必須處于如下四種可能的狀態(tài)之一：初始態(tài)：一個線程調(diào)用了new方法之后，并在調(diào)用start方法之前的所處狀態(tài)。 在初始態(tài)中，可以調(diào)用start和stop方法。 Runnable：一旦線程調(diào)用了start 方法，線程就轉(zhuǎn)到Runnable 狀態(tài)，注意，如果線程處于Runnable狀態(tài)，它也有可能不在運行，這是因為還有優(yōu)先級和調(diào)度問題。 阻塞/ NonRunnable：線程處于阻塞/NonRunnable狀態(tài)，這是由兩種可能性造成的：要么是因掛起而暫停的，要么是由于某些原因而阻塞的，例如包括等待IO請求的完成。 退出：線程轉(zhuǎn)到退出狀態(tài)，這有兩種可能性，要么是run方法執(zhí)行結(jié)束，要么是調(diào)用了stop方法。 最后一個概念就是線程的優(yōu)先級，線程可以設(shè)定優(yōu)先級，高優(yōu)先級的線程可以安排在低優(yōu)先級線程之前完成。 一個應(yīng)用程序可以通過使用線程中的方法setPriority(int)，來設(shè)置線程的優(yōu)先級大小。 線程有5種基本操作： 派生：線程在進程內(nèi)派生出來，它即可由進程派生，也可由線程派生。 阻塞（Block）：如果一個線程在執(zhí)行過程中需要等待某個事件發(fā)生，則被阻塞。 激活（unblock）：如果阻塞線程的事件發(fā)生，則該線程被激活并進入就緒隊列。 調(diào)度（schedule）：選擇一個就緒線程進入執(zhí)行狀態(tài)。 結(jié)束（Finish）：如果一個線程執(zhí)行結(jié)束，它的寄存器上下文以及堆棧內(nèi)容等將被釋放。 七、線程的分類線程有兩個基本類型： 用戶級線程：管理過程全部由用戶程序完成，操作系統(tǒng)內(nèi)核心只對進程進行管理。 系統(tǒng)級線程（核心級線程）：由操作系統(tǒng)內(nèi)核進行管理。 操作系統(tǒng)內(nèi)核給應(yīng)用程序提供相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用和應(yīng)用程序接口API，以使用戶程序可以創(chuàng)建、執(zhí)行、撤消線程。 附：線程舉例1. SUN Solaris 2.3Solaris支持內(nèi)核線程、輕權(quán)進程和用戶線程。 一個進程可有大量用戶線程；大量用戶線程復(fù)用少量的輕權(quán)進程，輕權(quán)進程與內(nèi)核線程一一對應(yīng)。 用戶級線程在調(diào)用核心服務(wù)時（如文件讀寫），需要“捆綁(bound)”在一個LWP上。 永久捆綁（一個LWP固定被一個用戶級線程占用，該LWP移到LWP池之外）和臨時捆綁（從LWP池中臨時分配一個未被占用的LWP）。 在調(diào)用系統(tǒng)服務(wù)時，如果所有LWP已被其他用戶級線程所占用（捆綁），則該線程阻塞直到有可用的LWP。 如果LWP執(zhí)行系統(tǒng)線程時阻塞（如read()調(diào)用），則當前捆綁在LWP上的用戶級線程也阻塞。 ¨有關(guān)的C庫函數(shù)/* 創(chuàng)建用戶級線程 */int thr_create(void *stack_base, size_t stack_size,void *(*start_routine)(void *), void *arg, long flags,thread_t *new_thread_id);其中flags包括：THR_BOUND（永久捆綁）, THR_NEW_LWP（創(chuàng)建新LWP放入LWP池），若兩者同時指定則創(chuàng)建兩個新LWP，一個永久捆綁而另一個放入LWP池。 2有關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用 /* 在當前進程中創(chuàng)建LWP */int _lwp_create(ucontext_t *contextp, unsigned long flags,lwpid_t *new_lwp_id);/* 構(gòu)造LWP上下文*/void _lwp_makecontext(ucontext_t *ucp, void (*start_routine)( void *), void *arg,void *private, caddr_t stack_base, size_t stack_size);/* 注意：沒有進行“捆綁”操作的系統(tǒng)調(diào)用 */2. Windows NTNT線程的上下文包括：寄存器、核心棧、線程環(huán)境塊和用戶棧。 NT線程狀態(tài) (1) 就緒狀態(tài)：進程已獲得除處理機外的所需資源，等待執(zhí)行。 (2) 備用狀態(tài)：特定處理器的執(zhí)行對象，系統(tǒng)中每個處理器上只能有一個處于備用狀態(tài)的線程。 (3) 運行狀態(tài)：完成描述表切換，線程進入運行狀態(tài)，直到內(nèi)核搶先、時間片用完、線程終止或進行等待狀態(tài)。 (4) 等待狀態(tài)：線程等待對象句柄，以同步它的執(zhí)行。 等待結(jié)束時，根據(jù)優(yōu)先級進入運行、就緒狀態(tài)。 (5) 轉(zhuǎn)換狀態(tài)：線程在準備執(zhí)行而其內(nèi)核堆棧處于外存時，線程進入轉(zhuǎn)換狀態(tài)；當其內(nèi)核堆棧調(diào)回內(nèi)存，線程進入就緒狀態(tài)。 (6) 終止狀態(tài)：線程執(zhí)行完就進入終止狀態(tài)；如執(zhí)行體有一指向線程對象的指針，可將線程對象重新初始化，并再次使用。 NT線程的有關(guān)APICreateThread()函數(shù)在調(diào)用進程的地址空間上創(chuàng)建一個線程，以執(zhí)行指定的函數(shù)；返回值為所創(chuàng)建線程的句柄。 ExitThread()函數(shù)用于結(jié)束本線程。 SuspendThread()函數(shù)用于掛起指定的線程。 ResumeThread()函數(shù)遞減指定線程的掛起計數(shù)，掛起計數(shù)為0時，線程恢復(fù)執(zhí)行。

線程的線程的同步

線程的同步是Java多線程編程的難點，往往開發(fā)者搞不清楚什么是競爭資源、什么時候需要考慮同步，怎么同步等等問題，當然，這些問題沒有很明確的答案，但有些原則問題需要考慮，是否有競爭資源被同時改動的問題？對于同步，在具體的Java代碼中需要完成以下兩個操作：把競爭訪問的資源標識為private；同步哪些修改變量的代碼，使用synchronized關(guān)鍵字同步方法或代碼。 當然這不是唯一控制并發(fā)安全的途徑。 synchronized關(guān)鍵字使用說明synchronized只能標記非抽象的方法，不能標識成員變量。 為了演示同步方法的使用，構(gòu)建了一個信用卡賬戶，起初信用額為100w，然后模擬透支、存款等多個操作。 顯然銀行賬戶User對象是個競爭資源，而多個并發(fā)操作的是賬戶方法oper(int x），當然應(yīng)該在此方法上加上同步，并將賬戶的余額設(shè)為私有變量，禁止直接訪問。 工作原理線程是進程中的實體，一個進程可以擁有多個線程，一個線程必須有一個父進程。 線程不擁有系統(tǒng)資源，只有運行必須的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；它與父進程的其它線程共享該進程所擁有的全部資源。 線程可以創(chuàng)建和撤消線程，從而實現(xiàn)程序的并發(fā)執(zhí)行。 一般，線程具有就緒、阻塞和運行三種基本狀態(tài)。 在多中央處理器的系統(tǒng)里，不同線程可以同時在不同的中央處理器上運行，甚至當它們屬于同一個進程時也是如此。 大多數(shù)支持多處理器的操作系統(tǒng)都提供編程接口來讓進程可以控制自己的線程與各處理器之間的關(guān)聯(lián)度（affinity）。 有時候，線程也稱作輕量級進程。 就象進程一樣，線程在程序中是獨立的、并發(fā)的執(zhí)行路徑，每個線程有它自己的堆棧、自己的程序計數(shù)器和自己的局部變量。 但是，與分隔的進程相比，進程中的線程之間的隔離程度要小。 它們共享內(nèi)存、文件句柄和其它每個進程應(yīng)有的狀態(tài)。 進程可以支持多個線程，它們看似同時執(zhí)行，但互相之間并不同步。 一個進程中的多個線程共享相同的內(nèi)存地址空間，這就意味著它們可以訪問相同的變量和對象，而且它們從同一堆中分配對象。 盡管這讓線程之間共享信息變得更容易，但您必須小心，確保它們不會妨礙同一進程里的其它線程。 Java 線程工具和 API看似簡單。 但是，編寫有效使用線程的復(fù)雜程序并不十分容易。 因為有多個線程共存在相同的內(nèi)存空間中并共享相同的變量，所以您必須小心，確保您的線程不會互相干擾。 線程屬性為了正確有效地使用線程，必須理解線程的各個方面并了解Java 實時系統(tǒng)。 必須知道如何提供線程體、線程的生命周期、實時系統(tǒng)如 何調(diào)度線程、線程組、什么是幽靈線程（Demo nThread）。 線程體所有的操作都發(fā)生在線程體中，在Java中線程體是從Thread類繼承的run（）方法，或?qū)崿F(xiàn)Runnable接口的類中的run（）方法。 當線程產(chǎn)生并初始化后，實時系統(tǒng)調(diào)用它的run（）方法。 run（）方法內(nèi)的代碼實現(xiàn)所產(chǎn)生線程的行為，它是線程的主要部分。 線程狀態(tài)附圖表示了線程在它的生命周期內(nèi)的任何時刻所能處的狀態(tài)以及引起狀態(tài)改變的方法。 這圖并不是完整的有限狀態(tài)圖，但基本概括了線程中比較感興趣和普遍的方面。 以下討論有關(guān)線程生命周期以此為據(jù)。 ●新線程態(tài)（New Thread)產(chǎn)生一個Thread對象就生成一個新線程。 當線程處于新線程狀態(tài)時，僅僅是一個空線程對象，它還沒有分配到系統(tǒng)資源。 因此只能啟動或終止它。 任何其他操作都會引發(fā)異常。 例如，一個線程調(diào)用了new方法之后，并在調(diào)用start方法之前的處于新線程狀態(tài)，可以調(diào)用start和stop方法。 ●可運行態(tài)（Runnable)start（）方法產(chǎn)生運行線程所必須的資源，調(diào)度線程執(zhí)行，并且調(diào)用線程的run（）方法。 在這時線程處于可運行態(tài)。 該狀態(tài)不稱為運行態(tài)是因為這時的線程并不總是一直占用處理機。 特別是對于只有一個處理機的PC而言，任何時刻只能有一個處于可運行態(tài)的線程占用處理 機。 Java通過調(diào)度來實現(xiàn)多線程對處理機的共享。 注意，如果線程處于Runnable狀態(tài)，它也有可能不在運行，這是因為還有優(yōu)先級和調(diào)度問題。 ●阻塞/非運行態(tài)（Not Runnable)當以下事件發(fā)生時，線程進入非運行態(tài)。 ①suspend()方法被調(diào)用；②sleep()方法被調(diào)用；③線程使用wait()來等待條件變量；④線程處于I/O請求的等待。 ●死亡態(tài)（Dead)當run（）方法返回，或別的線程調(diào)用stop（）方法，線程進入死亡態(tài)。 通常Applet使用它的stop（）方法來終止它產(chǎn)生的所有線程。 線程的本操作：派生：線程在進程內(nèi)派生出來，它即可由進程派生，也可由線程派生。 阻塞（Block）：如果一個線程在執(zhí)行過程中需要等待某個事件發(fā)生，則被阻塞。 激活（unblock）：如果阻塞線程的事件發(fā)生，則該線程被激活并進入就緒隊列。 調(diào)度（schedule）：選擇一個就緒線程進入執(zhí)行狀態(tài)。 結(jié)束（Finish）：如果一個線程執(zhí)行結(jié)束，它的寄存器上下文以及堆棧內(nèi)容等將被釋放。 圖2 線程的狀態(tài)與操作線程的另一個執(zhí)行特性是同步。 線程中所使用的同步控制機制與進程中所使用的同步控制機制相同。 線程優(yōu)先級雖然我們說線程是并發(fā)運行的。 然而事實常常并非如此。 正如前面談到的，當系統(tǒng)中只有一個CPU時，以某種順序在單CPU情況下執(zhí)行多線程被稱為調(diào)度（scheduling）。 Java采用的是一種簡單、固定的調(diào)度法，即固定優(yōu)先級調(diào)度。 這種算法是根據(jù)處于可運行態(tài)線程的相對優(yōu)先級來實行調(diào)度。 當線程產(chǎn)生時，它繼承原線程的優(yōu)先級。 在需要時可對優(yōu)先級進行修改。 在任何時刻，如果有多條線程等待運行，系統(tǒng)選擇優(yōu)先級最高的可運行線程運行。 只有當它停止、自動放棄、或由于某種原因成為非運行態(tài)低優(yōu)先級的線程才能運行。 如果兩個線程具有相同的優(yōu)先級，它們將被交替地運行。 Java實時系統(tǒng)的線程調(diào)度算法還是強制性的，在任何時刻，如果一個比其他線程優(yōu)先級都高的線程的狀態(tài)變?yōu)榭蛇\行態(tài)，實時系統(tǒng)將選擇該線程來運行。 一個應(yīng)用程序可以通過使用線程中的方法setPriority(int），來設(shè)置線程的優(yōu)先級大小。 有線程進入了就緒狀態(tài)，需要有線程調(diào)度程序來決定何時執(zhí)行，根據(jù)優(yōu)先級來調(diào)度。 線程中的join()可以用來邀請其他線程先執(zhí)行(示例代碼如下);publicclassJoin01implementsRunnable{publicstaticvoidmain(String[]args){for(inti=0;i<20;i++){if(i==5){Join01j=newJoin01();Threadt=newThread(j);(被邀請先執(zhí)行的線程.);();try{//邀請這個線程，先執(zhí)行();}catch(InterruptedExceptione){();}}(沒被邀請的線程。 +(i+1));}}publicvoidrun(){for(inti=0;i<10;i++){(()()+(i+1));}}}yield()告訴系統(tǒng)把自己的CPU時間讓掉，讓其他線程或者自己運行，示例代碼如下;publicclassYield01{publicstaticvoidmain(String[]args){YieldFirstyf=newYieldFirst();YieldSecondys=newYieldSecond();YieldThirdyt=newYieldThird();();();();}}classYieldFirstextendsThread{@Overridepublicvoidrun(){for(inti=0;i<10;i++){(第一個線程第+(i+1)+次運行.);//讓當前線程暫停yield();}}}classYieldSecondextendsThread{@Overridepublicvoidrun(){for(inti=0;i<10;i++){(第二個線程第+(i+1)+次運行.);//讓當前線程暫停yield(); ，僅適用于Sun Solaris操作系統(tǒng)。 所以UNIX International線程也常被俗稱為Solaris線程。 1.創(chuàng)建線程intthr_create(void*stack_base,size_tstack_size,void*(*start_routine)(void*),void*arg,longflags,thread_t*new_thr);2.等待線程intthr_join(thread_twait_for,thread_t*dead,void**status);3.掛起線程intthr_suspend(thread_tthr);4.繼續(xù)線程intthr_continue(thread_tthr);5.退出線程voidthr_exit(void*status);6.返回當前線程的線程標識符thread_tthr_self(void);POSIX線程POSIX線程（Pthreads）的頭文件是，適用于類Unix操作系統(tǒng)。 Windows操作系統(tǒng)并沒有對POSIX線程提供原生的支持庫。 不過Win32的POSIX線程庫的一些實現(xiàn)也還是有的，例如pthreads-w32 。 1.創(chuàng)建線程intpthread_create(pthread_t*thread,constpthread_attr_t*attr,void*(*start_routine)(void*),void*arg);2.等待線程intpthread_join(pthread_tthread,void**retval);3.退出線程voidpthread_exit(void*retval);4.返回當前線程的線程標識符pthread_tpthread_self(void);5.線程取消intpthread_cancel(pthread_tthread);Win32線程Win32線程的頭文件是，適用于Windows操作系統(tǒng)。 1.創(chuàng)建線程HANDLEWINAPICreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes,SIZE_TdwStackSize,LPTHREAD_START_ROUTINElpStartAddress,LPVOIDlpParameter,DWORDdwCreationFlags,LPDWORDlpThreadId);2.結(jié)束本線程VOIDWINAPIExitThread(DWORDdwExitCode);3.掛起指定的線程DWORDWINAPISuspendThread(HANDLEhThread);4.恢復(fù)指定線程運行DWORDWINAPIResumeThread(HANDLEhThread);5.等待線程運行完畢DWORDWINAPIWaitForSingleObject(HANDLEhHandle,DWORDdwMilliseconds);6.返回當前線程的線程標識符DWORDWINAPIGetCurrentThreadId(void);7.返回當前線程的線程句柄HANDLEWINAPIGetCurrentThread(void);C++ 11 線程C++ 11 線程的頭文件是。 創(chuàng)建線程std::thread::thread(Function&& f, Args&&... args); 等待線程結(jié)束std::thread::join(); 脫離線程控制std::thread::detach(); 交換線程std::thread::swap( thread& other ); C 11 線程C11線程的頭文件是。 C11線程僅僅是個“建議標準”，也就是說100%遵守C11標準的C編譯器是可以不支持C11線程的。 根據(jù)C11標準的規(guī)定，只要編譯器預(yù)定義了__STDC_NO_THREADS__宏，就可以沒有頭文件，自然也就也沒有下列函數(shù)。 1.創(chuàng)建線程intthrd_create(thrd_t*thr,thrd_start_tfunc,void*arg);2.結(jié)束本線程_Noreturnvoidthrd_exit(intres);3.等待線程運行完畢intthrd_join(thrd_tthr,int*res);4.返回當前線程的線程標識符thrd_tthrd_current();Java線程1）最簡單的情況是，Thread/Runnable的run()方法運行完畢，自行終止。 2）對于更復(fù)雜的情況，比如有循環(huán)，則可以增加終止標記變量和任務(wù)終止的檢查點。 3）最常見的情況，也是為了解決阻塞不能執(zhí)行檢查點的問題，用中斷來結(jié)束線程，但中斷只是請求，并不能完全保證線程被終止，需要執(zhí)行線程協(xié)同處理。 4）IO阻塞和等鎖情況下需要通過特殊方式進行處理。 5）使用Future類的cancel()方法調(diào)用。 6）調(diào)用線程池執(zhí)行器的shutdown()和shutdownNow()方法。 7）守護線程會在非守護線程都結(jié)束時自動終止。 8）Thread的stop()方法，但已不推薦使用。 線程的組成1）一組代表處理器狀態(tài)的CPU寄存器中的內(nèi)容2）兩個棧，一個用于當線程在內(nèi)核模式下執(zhí)行的時候，另一個用于線程在用戶模式下執(zhí)行的時候3）一個被稱為線程局部存儲器（TLS，thread-local storage）的私有儲存區(qū)域，各個子系統(tǒng)、運行庫和DLL都會用到該儲存區(qū)域4）一個被稱為線程ID（thread ID，線程標識符）的唯一標識符（在內(nèi)部也被稱為客戶ID——進程ID和線程ID是在同一個名字空間中生產(chǎn)的，所以它們永遠 不會重疊）5）有時候線程也有它們自己的安全環(huán)境，如果多線程服務(wù)器應(yīng)用程序要模仿其客戶的安全環(huán)境，則往往可以利用線程的安全環(huán)境

什么是線程數(shù)量

一、線程的概念一般來說,我們把正在計算機中執(zhí)行的程序叫做進程(Process) ,而不將其稱為程序(Program)。 所謂線程(Thread),是進程中某個單一順序的控制流。 新興的操作系統(tǒng),如Mac,Windows NT,Windows 95等,大多采用多線程的概念,把線程視為基本執(zhí)行單位。 線程也是Java中的相當重要的組成部分之一。 甚至最簡單的Applet也是由多個線程來完成的。 在Java中,任何一個Applet的paint()和update()方法都是由AWT(Abstract Window Toolkit)繪圖與事件處理線程調(diào)用的,而Applet 主要的里程碑方法——init(),start(),stop()和destory()——是由執(zhí)行該Applet的應(yīng)用調(diào)用的。 單線程的概念沒有什么新的地方,真正有趣的是在一個程序中同時使用多個線程來完成不同的任務(wù)。 某些地方用輕量進程(Lightweig ht Process)來代替線程,線程與真正進程的相似性在于它們都是單一順序控制流。 然而線程被認為輕量是由于它運行于整個程序的上下文內(nèi),能使用整個程序共有的資源和程序環(huán)境。 作為單一順序控制流,在運行的程序內(nèi)線程必須擁有一些資源作為必要的開銷。 例如,必須有執(zhí)行堆棧和程序計數(shù)器。 在線程內(nèi)執(zhí)行的代碼只在它的上下文中起作用,因此某些地方用執(zhí)行上下文來代替線程。 二、線程屬性為了正確有效地使用線程,必須理解線程的各個方面并了解Java 實時系統(tǒng)。 必須知道如何提供線程體、線程的生命周期、實時系統(tǒng)如 何調(diào)度線程、線程組、什么是幽靈線程(Demo nThread)。 (1)線程體所有的操作都發(fā)生在線程體中,在Java中線程體是從Thread類繼承的run()方法,或?qū)崿F(xiàn)Runnable接口的類中的run()方法。 當線程產(chǎn)生并初始化后,實時系統(tǒng)調(diào)用它的run()方法。 run()方法內(nèi)的代碼實現(xiàn)所產(chǎn)生線程的行為,它是線程的主要部分。 (2)線程狀態(tài)附圖表示了線程在它的生命周期內(nèi)的任何時刻所能處的狀態(tài)以及引起狀態(tài)改變的方法。 這圖并不是完整的有限狀態(tài)圖,但基本概括了線程中比較感興趣和普遍的方面。 以下討論有關(guān)線程生命周期以此為據(jù)。 ●新線程態(tài)(New Thread)產(chǎn)生一個Thread對象就生成一個新線程。 當線程處于新線程狀態(tài)時,僅僅是一個空線程對象,它還沒有分配到系統(tǒng)資源。 因此只能啟動或終止它。 任何其他操作都會引發(fā)異常。 ●可運行態(tài)(Runnable)start()方法產(chǎn)生運行線程所必須的資源,調(diào)度線程執(zhí)行,并且調(diào)用線程的run()方法。 在這時線程處于可運行態(tài)。 該狀態(tài)不稱為運行態(tài)是因為這時的線程并不總是一直占用處理機。 特別是對于只有一個處理機的PC而言,任何時刻只能有一個處于可運行態(tài)的線程占用處理 機。 Java通過調(diào)度來實現(xiàn)多線程對處理機的共享。 ●非運行態(tài)(Not Runnable)當以下事件發(fā)生時,線程進入非運行態(tài)。 ①suspend()方法被調(diào)用;②sleep()方法被調(diào)用;③線程使用wait()來等待條件變量;④線程處于I/O等待。 ●死亡態(tài)(Dead)當run()方法返回,或別的線程調(diào)用stop()方法,線程進入死亡態(tài) 。 通常Applet使用它的stop()方法來終止它產(chǎn)生的所有線程。 (3)線程優(yōu)先級雖然我們說線程是并發(fā)運行的。 然而事實常常并非如此。 正如前面談到的,當系統(tǒng)中只有一個CPU時,以某種順序在單CPU情況下執(zhí)行多線程被稱為調(diào)度(scheduling)。 Java采用的是一種簡單、固定的調(diào)度法,即固定優(yōu)先級調(diào)度。 這種算法是根據(jù)處于可運行態(tài)線程的相對優(yōu)先級來實行調(diào)度。 當線程產(chǎn)生時,它繼承原線程的優(yōu)先級。 在需要時可對優(yōu)先級進行修改。 在任何時刻,如果有多條線程等待運行,系統(tǒng)選擇優(yōu)先級最高的可運行線程運行。 只有當它停止、自動放棄、或由于某種原因成為非運行態(tài)低優(yōu)先級的線程才能運行。 如果兩個線程具有相同的優(yōu)先級,它們將被交替地運行。 Java實時系統(tǒng)的線程調(diào)度算法還是強制性的,在任何時刻,如果一個比其他線程優(yōu)先級都高的線程的狀態(tài)變?yōu)榭蛇\行態(tài),實時系統(tǒng)將選擇該線程來運行。 (4)幽靈線程任何一個Java線程都能成為幽靈線程。 它是作為運行于同一個進程內(nèi)的對象和線程的服務(wù)提供者。 例如,HotJava瀏覽器有一個稱為 后臺圖片閱讀器的幽靈線程,它為需要圖片的對象和線程從文件系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)讀入圖片。 幽靈線程是應(yīng)用中典型的獨立線程。 它為同一應(yīng)用中的其他對象和線程提供服務(wù)。 幽靈線程的run()方法一般都是無限循環(huán),等待服務(wù)請求。 (5)線程組每個Java線程都是某個線程組的成員。 線程組提供一種機制,使得多個線程集于一個對象內(nèi),能對它們實行整體操作。 譬如,你能用一個方法調(diào)用來啟動或掛起組內(nèi)的所有線程。 Java線程組由ThreadGroup類實現(xiàn)。 當線程產(chǎn)生時,可以指定線程組或由實時系統(tǒng)將其放入某個缺省的線程組內(nèi)。 線程只能屬于一個線程組,并且當線程產(chǎn)生后不能改變它所屬的線程組。 三、多線程程序?qū)τ诙嗑€程的好處這就不多說了。 但是,它同樣也帶來了某些新的麻煩。 只要在設(shè)計程序時特別小心留意,克服這些麻煩并不算太困難。 (1)同步線程許多線程在執(zhí)行中必須考慮與其他線程之間共享數(shù)據(jù)或協(xié)調(diào)執(zhí)行狀態(tài)。 這就需要同步機制。 在Java中每個對象都有一把鎖與之對應(yīng)。 但Java不提供單獨的lock和unlock操作。 它由高層的結(jié)構(gòu)隱式實現(xiàn), 來保證操作的對應(yīng)。 (然而,我們注意到Java虛擬機提供單獨的monito renter和monitorexit指令來實現(xiàn)lock和unlock操作。 )synchronized語句計算一個對象引用,試圖對該對象完成鎖操作, 并且在完成鎖操作前停止處理。 當鎖操作完成synchronized語句體得到執(zhí)行。 當語句體執(zhí)行完畢(無論正常或異常),解鎖操作自動完成。 作為面向?qū)ο蟮恼Z言,synchronized經(jīng)常與方法連用。 一種比較好的辦法是,如果某個變量由一個線程賦值并由別的線程引用或賦值,那么所有對該變量的訪問都必須在某個synchromized語句或synchronized方法內(nèi)。 現(xiàn)在假設(shè)一種情況：線程1與線程2都要訪問某個數(shù)據(jù)區(qū),并且要求線程1的訪問先于線程2, 則這時僅用synchronized是不能解決問題的。 這在Unix或Windows NT中可用Simaphore來實現(xiàn)。 而Java并不提供。 在Java中提供的是wait()和notify()機制。 使用如下:synchronized method-1(…){ call by thread 1.‖access data area;available=true;notify()}synchronized method-2(…){‖call by thread (!available)try{wait();‖wait for notify().}catch (Interrupted Exception e){}‖access data area}其中available是類成員變量,置初值為false。 如果在method-2中檢查available為假,則調(diào)用wait()。 wait()的作用是使線程2進入非運行態(tài),并且解鎖。 在這種情況下,method-1可以被線程1調(diào)用。 當執(zhí)行notify()后。 線程2由非運行態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛇\行態(tài)。 當method-1調(diào)用返回后。 線程2可重新對該對象加鎖,加鎖成功后執(zhí)行wait()返回后的指令。 這種機制也能適用于其他更復(fù)雜的情況。 (2)死鎖如果程序中有幾個競爭資源的并發(fā)線程,那么保證均衡是很重要的。 系統(tǒng)均衡是指每個線程在執(zhí)行過程中都能充分訪問有限的資源。 系統(tǒng)中沒有餓死和死鎖的線程。 Java并不提供對死鎖的檢測機制。 對大多數(shù)的Java程序員來說防止死鎖是一種較好的選擇。 最簡單的防止死鎖的方法是對競爭的資源引入序號,如果一個線程需要幾個資源,那么它必須先得到小序號的資源,再申請大序號的資源。 四、線程和進程的比較進程是資源分配的基本單位。 所有與該進程有關(guān)的資源，都被記錄在進程控制塊PCB中。 以表示該進程擁有這些資源或正在使用它們。 另外，進程也是搶占處理機的調(diào)度單位，它擁有一個完整的虛擬地址空間。 與進程相對應(yīng)，線程與資源分配無關(guān)，它屬于某一個進程，并與進程內(nèi)的其他線程一起共享進程的資源。 當進程發(fā)生調(diào)度時，不同的進程擁有不同的虛擬地址空間，而同一進程內(nèi)的不同線程共享同一地址空間。 線程只由相關(guān)堆棧（系統(tǒng)棧或用戶棧）寄存器和線程控制表TCB組成。 寄存器可被用來存儲線程內(nèi)的局部變量，但不能存儲其他線程的相關(guān)變量。 發(fā)生進程切換與發(fā)生線程切換時相比較，進程切換時涉及到有關(guān)資源指針的保存以及地址空間的變化等問題；線程切換時，由于同不進程內(nèi)的線程共享資源和地址 空間，將不涉及資源信息的保存和地址變化問題，從而減少了操作系統(tǒng)的開銷時間。 而且，進程的調(diào)度與切換都是由操作系統(tǒng)內(nèi)核完成，而線程則既可由操作系統(tǒng)內(nèi) 核完成，也可由用戶程序進行。 五、線程的適用范圍典型的應(yīng)用 1.服務(wù)器中的文件管理或通信控制 2.前后臺處理 3.異步處理六、線程的執(zhí)行特性一個線程必須處于如下四種可能的狀態(tài)之一：初始態(tài)：一個線程調(diào)用了new方法之后，并在調(diào)用start方法之前的所處狀態(tài)。 在初始態(tài)中，可以調(diào)用start和stop方法。 Runnable：一旦線程調(diào)用了start 方法，線程就轉(zhuǎn)到Runnable 狀態(tài)，注意，如果線程處于Runnable狀態(tài)，它也有可能不在運行，這是因為還有優(yōu)先級和調(diào)度問題。 阻塞/ NonRunnable：線程處于阻塞/NonRunnable狀態(tài)，這是由兩種可能性造成的：要么是因掛起而暫停的，要么是由于某些原因而阻塞的，例如包括等待IO請求的完成。 退出：線程轉(zhuǎn)到退出狀態(tài)，這有兩種可能性，要么是run方法執(zhí)行結(jié)束，要么是調(diào)用了stop方法。 最后一個概念就是線程的優(yōu)先級，線程可以設(shè)定優(yōu)先級，高優(yōu)先級的線程可以安排在低優(yōu)先級線程之前完成。 一個應(yīng)用程序可以通過使用線程中的方法setPriority(int)，來設(shè)置線程的優(yōu)先級大小。 線程有5種基本操作： 派生：線程在進程內(nèi)派生出來，它即可由進程派生，也可由線程派生。 阻塞（Block）：如果一個線程在執(zhí)行過程中需要等待某個事件發(fā)生，則被阻塞。 激活（unblock）：如果阻塞線程的事件發(fā)生，則該線程被激活并進入就緒隊列。 調(diào)度（schedule）：選擇一個就緒線程進入執(zhí)行狀態(tài)。 結(jié)束（Finish）：如果一個線程執(zhí)行結(jié)束，它的寄存器上下文以及堆棧內(nèi)容等將被釋放。 七、線程的分類線程有兩個基本類型： 用戶級線程：管理過程全部由用戶程序完成，操作系統(tǒng)內(nèi)核心只對進程進行管理。 系統(tǒng)級線程（核心級線程）：由操作系統(tǒng)內(nèi)核進行管理。 操作系統(tǒng)內(nèi)核給應(yīng)用程序提供相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用和應(yīng)用程序接口API，以使用戶程序可以創(chuàng)建、執(zhí)行、撤消線程。 附：線程舉例1. SUN Solaris 2.3Solaris支持內(nèi)核線程、輕權(quán)進程和用戶線程。 一個進程可有大量用戶線程；大量用戶線程復(fù)用少量的輕權(quán)進程，輕權(quán)進程與內(nèi)核線程一一對應(yīng)。 用戶級線程在調(diào)用核心服務(wù)時（如文件讀寫），需要“捆綁(bound)”在一個LWP上。 永久捆綁（一個LWP固定被一個用戶級線程占用，該LWP移到LWP池之外）和臨時捆綁（從LWP池中臨時分配一個未被占用的LWP）。 在調(diào)用系統(tǒng)服務(wù)時，如果所有LWP已被其他用戶級線程所占用（捆綁），則該線程阻塞直到有可用的LWP。 如果LWP執(zhí)行系統(tǒng)線程時阻塞（如read()調(diào)用），則當前捆綁在LWP上的用戶級線程也阻塞。 ¨有關(guān)的C庫函數(shù)/* 創(chuàng)建用戶級線程 */int thr_create(void *stack_base, size_t stack_size,void *(*start_routine)(void *), void *arg, long flags,thread_t *new_thread_id);其中flags包括：THR_BOUND（永久捆綁）, THR_NEW_LWP（創(chuàng)建新LWP放入LWP池），若兩者同時指定則創(chuàng)建兩個新LWP，一個永久捆綁而另一個放入LWP池。 2有關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用 /* 在當前進程中創(chuàng)建LWP */int _lwp_create(ucontext_t *contextp, unsigned long flags,lwpid_t *new_lwp_id);/* 構(gòu)造LWP上下文*/void _lwp_makecontext(ucontext_t *ucp, void (*start_routine)( void *), void *arg,void *private, caddr_t stack_base, size_t stack_size);/* 注意：沒有進行“捆綁”操作的系統(tǒng)調(diào)用 */2. Windows NTNT線程的上下文包括：寄存器、核心棧、線程環(huán)境塊和用戶棧。 NT線程狀態(tài) (1) 就緒狀態(tài)：進程已獲得除處理機外的所需資源，等待執(zhí)行。 (2) 備用狀態(tài)：特定處理器的執(zhí)行對象，系統(tǒng)中每個處理器上只能有一個處于備用狀態(tài)的線程。 (3) 運行狀態(tài)：完成描述表切換，線程進入運行狀態(tài)，直到內(nèi)核搶先、時間片用完、線程終止或進行等待狀態(tài)。 (4) 等待狀態(tài)：線程等待對象句柄，以同步它的執(zhí)行。 等待結(jié)束時，根據(jù)優(yōu)先級進入運行、就緒狀態(tài)。 (5) 轉(zhuǎn)換狀態(tài)：線程在準備執(zhí)行而其內(nèi)核堆棧處于外存時，線程進入轉(zhuǎn)換狀態(tài)；當其內(nèi)核堆棧調(diào)回內(nèi)存，線程進入就緒狀態(tài)。 (6) 終止狀態(tài)：線程執(zhí)行完就進入終止狀態(tài)；如執(zhí)行體有一指向線程對象的指針，可將線程對象重新初始化，并再次使用。 NT線程的有關(guān)APICreateThread()函數(shù)在調(diào)用進程的地址空間上創(chuàng)建一個線程，以執(zhí)行指定的函數(shù)；返回值為所創(chuàng)建線程的句柄。 ExitThread()函數(shù)用于結(jié)束本線程。 SuspendThread()函數(shù)用于掛起指定的線程。 ResumeThread()函數(shù)遞減指定線程的掛起計數(shù)，掛起計數(shù)為0時，線程恢復(fù)執(zhí)行。

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相關(guān)標簽： 超越、 實現(xiàn)高效的線程管理、 提升、 多線程、 提升Java的典型事件、 Java、 suspendThread、

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