Java编程那些事儿93——多线程基础
陈跃峰
出自:http://blog.csdn.net/mailbomb
第十二章 多线程
当计算机处于DOS时代时,程序几乎是没有界面的,而且由于计算机运行速度等原因,那个时代的计算机只能启动一个程序,只有当该程序退出以后才可以执行其它的程序。但是随着计算机性能的提高,以及软件的丰富,如果计算机还只能同时执行一个程序的话,那么计算机恐怕是很多人都不能接受的。
这种在任何一个时间点,可以有多个程序同时执行,或者有多个程序逻辑同时执行的能力,成为并发执行。
现在计算机早已进入到并发执行的时代,对于程序编程来说,进行并发执行的程序编写也就被称作并发编程,在Java语言中,同一个程序内部的并发处理由线程这个概念来实现。
12.1 多线程简介
从小时候开始,老师就教育大家——“一心不可二用”,这是指做一件事情的时候一定要专注,不能够分心。但是在程序编程的领域却早已经需要做到“一心二用”甚至“一心多用”了。下面来看一下线程的概念吧!
12.1.1 进程和线程
在介绍线程的概念以前,首先介绍一下进程的概念。
进程(Process)指操作系统中一个独立运行的程序。例如在计算机中,同时运行着QQ、Word、MSN等,那么QQ程序是一个进程,MSN程序也是一个进程。在Windows操作系统中的任务管理器中,就可以清晰的看到当前操作系统中正在运行的进程信息。
进程,也称任务,所以支持多个进程同时执行的操作系统就被称作多进程操作系统或多任务操作系统,现在主流的操作系统都属于这种类型。在操作系统中,每个进程拥有独立的内存空间等系统资源,进程和进程之间的系统资源不互用,所以进程之间的通信比较麻烦。通过在操作系统上同时运行多个进程,可以充分发挥计算机的硬件能力,更方便用户使用,也使得各种各样的程序大量出现。
对于只有一个CPU的计算机来说,是如何实现同时执行多个进程的呢?其实CPU采用的原理就是分时执行,每个进程处于操作系统的进程队列中。然后每个进程依次获得一个时间片进入CPU进行执行,在该时间片执行完成以后,该进程保存自身状态,退出CPU,然后其它的进程进入CPU继续执行。由于时间片的时间很短,例如Windows操作系统的时间片是20ms,所以在计算机用户看来程序就是同时执行的,而实际的执行方式是穿插依次执行的。而对于多CPU的计算机来说,只是排队的队列增加了几个而已,每个队列的实现方式和上面的介绍类似。
但是进程的概念相对比较大,而且需要成为一个独立的程序,这样对于编程来说比较麻烦,所以在程序开发中设计了另外一个概念——线程。
线程(Thread)指同一个程序(进程)内部每个单独执行的流程。在前面的程序中每个程序内部都只包含一个系统流程,该流程从main方法开始,随着方法的调用进入到每个方法的内部,在方法调用完成以后返回到调用的位置,直到main方法结束以后则该流程结束,这个流程就是前面程序中的系统线程。Java语言对于线程的概念提供了良好的支持,在编程中实际使用线程也显得比其它语言要简单一些。
而在实际实现时,Java语言支持在一个程序内部同时执行多个流程,其中每个单独的流程就是一个线程。例如在QQ程序中,系统的线程负责响应用户的按键操作,在后台可以启动网络通讯的线程执行数据的发送和接收,这样两个流程之间同时执行,并协调进行工作。而在服务器端程序中,每个和服务器进行通讯的客户端,在服务器端都会启动一个对应的线程进行通讯,这样每个客户端才显得同时和服务器端进行通讯。
在很多地方,线程被看作是一种“轻量级进程”,因为使用线程和进程的改变比较类似,而且使用线程时对于系统资源,如内存、CPU等,的占用要比进程小很多,也就是有更小的系统开销。另外,同一个程序中的线程之间变量是共享的,线程之间的数据交换要比进程之间的数据交换简单一些。
总之,无论是进程的概念还是线程的概念,都使编程从串行编程(依次执行)进入到并行编程(同时执行)的领域,而在CPU内部实现的原理都是按照时间片进行切换。
12.1.2 多线程优势
线程的概念增加了编程的难度,也增加了程序的复杂度,但是该概念还是在程序内部大量进行使用,这主要因为多线程程序的优势。
多线程程序主要的优势有两个:
1、 提高界面程序响应速度
通过使用线程,可以将需要大量时间完成的流程在后台完成,例如现在常见的网络程序,在进行网络通讯时都需要使用单独的流程进行,也就是启动一个单独的线程进行,这样不会阻塞系统线程的执行,也就是不会阻塞对于界面的操作。另外,如果需要大量操作数据或进行数据变换的程序,也需要在后台启动单独的线程来提高前台界面的响应速度。
通过将程序逻辑独立成一个单独的线程,使得控制界面的系统线程和逻辑线程同时执行,避免了逻辑操作需要大量的时间阻塞系统的线程执行,从而大幅度提高界面程序的响应速度。
2、 充分利用系统资源
通过在一个程序内部同时执行多个流程,可以充分利用CPU等系统资源,从而最大限度的发挥硬件的吸能。就像一个人同时承担多份工作一样,这样可以使这个人的时间获得比较充分的使用。
当然,多线程程序也有一些不足,例如当程序中的线程数量比较多时,系统将花费大量的时间进行线程的切换,这反而会降低程序的执行效率。
但是,相对于优势来说,劣势还是很有限的,所以在现在的项目开发中,多线程编程技术获得了广泛的使用。
12.1.3 线程生命周期
线程作为一个全新的概念,主要由系统进行管理,但是熟悉线程概念的各个阶段,是控制线程程序执行的基础,和以后学习的其它Java技术类似,线程在程序中从出现到消亡的各个阶段,在程序中统称为线程的生命周期。
在Java语言中线程的概念由java.lang.Thread类实现,在该类中封装线程的概念,并且将线程控制的相关方法包含在该类的内部。后续介绍中如果没有特别说明,则提到的方法均是Thread类内部的方法。
线程的生命周期中包含如下阶段:
1、 新建状态(New)
该状态指线程已经初始化完成,但是还没有启动。具体点说,也就是线程对象已经创建,准备工作已经完成。
2、 运行状态(Run)
运行状态是指线程的正常执行状态,处于该状态的线程在CPU内部执行程序,也就是线程正常运行时的状态。
3、 阻塞状态(Block)
阻塞状态指线程处于执行状态,但是由于没有获得CPU的执行时间,而处于CPU外部等待线程执行的状态。
4、 死亡状态(Dead)
死亡状态指线程执行结束,释放线程占用的系统资源,结束线程执行的状态。
在实际使用线程时,首先需要创建一个线程对象,在线程对象创建完成以后,该线程就处于新建状态了,在新建状态下的线程,已经初始化完成,但是还没有启动,也就是不会获得CPU的执行时间。在新建状态下,一般可以通过调用线程对象中的start方法,使线程进入到运行状态,start方法不阻塞程序的执行,在调用完成以后立刻就返回了。一旦线程进入运行状态,则开始排队进入CPU执行,根据系统的调度,线程就在运行状态和阻塞状态之间进行切换,这就是线程的执行状态。当线程执行完成或需要结束该流程时,则需要将线程切换到死亡状态,释放线程占用的资源,结束线程的执行。
另外在线程执行的过程中也可以根据需要调用Thread类中对应的方法改变线程的状态。例如使用线程对象的interrupt中断线程的执行,使线程进入到死亡状态;使用yield方法使当前正在执行的线程从运行状态切换到阻塞状态。
而具体线程编程的实现方式、线程的控制以及线程编程时需要注意的问题,则将在下面进行详细的介绍。
分享到:
相关推荐
3. **《JAVA编程那些事儿》电子书**: - 通过讲述真实的编程故事来传授经验和教训,有助于开发者避免常见错误并提高工作效率。 ### 总结 以上资源覆盖了Java编程的各个方面,从基础知识到高级主题,从理论到实践...
# 基于C语言的SmartPlugModbus固件项目 ## 项目简介 该项目是一个基于C语言的固件项目,旨在实现一个支持Modbus RTU通信协议的智能设备固件。该固件被设计为与SmartPlugModbus设备配合使用,用于控制和管理多个电源插座,提供过流、欠流、过压、欠压和过热保护,同时监控插座状态和电压、电流等参数。 ## 项目的主要特性和功能 1. Modbus RTU通信协议支持固件实现了Modbus RTU通信协议,允许通过Modbus协议与设备进行通信,包括读取和写入设备参数、状态和控制命令。 2. 多插座控制固件支持控制多个电源插座,包括开启、关闭、查询状态等。 3. 保护功能设备提供过流、欠流、过压、欠压和过热保护,防止设备损坏和安全事故。 4. 参数配置通过Modbus协议,用户可以配置设备的保护参数,如电流、电压限制等。
【项目资源】: 单片机项目适用于从基础到高级的各种项目,特别是在性能要求较高的场景中,比如操作系统开发、嵌入式编程和底层系统编程。如果您是初学者,可以从简单的控制台程序开始练习;如果是进阶开发者,可以尝试涉及硬件或网络的项目。 【项目质量】: 所有源码都经过严格测试,可以直接运行。 功能在确认正常工作后才上传。 【适用人群】: 适用于希望学习不同技术领域的小白或进阶学习者。 可作为毕设项目、课程设计、大作业、工程实训或初期项目立项。 【附加价值】: 项目具有较高的学习借鉴价值,也可直接拿来修改复刻。 对于有一定基础或热衷于研究的人来说,可以在这些基础代码上进行修改和扩展,实现其他功能。 【沟通交流】: 有任何使用上的问题,欢迎随时与博主沟通,博主会及时解答。 鼓励下载和使用,并欢迎大家互相学习,共同进步。 # 注意 1. 本资源仅用于开源学习和技术交流。不可商用等,一切后果由使用者承担。 2. 部分字体以及插图等来自网络,若是侵权请联系删除。
【项目资源】: 物联网项目适用于从基础到高级的各种项目,特别是在性能要求较高的场景中,比如操作系统开发、嵌入式编程和底层系统编程。如果您是初学者,可以从简单的控制台程序开始练习;如果是进阶开发者,可以尝试涉及硬件或网络的项目。 【项目质量】: 所有源码都经过严格测试,可以直接运行。 功能在确认正常工作后才上传。 【适用人群】: 适用于希望学习不同技术领域的小白或进阶学习者。 可作为毕设项目、课程设计、大作业、工程实训或初期项目立项。 【附加价值】: 项目具有较高的学习借鉴价值,也可直接拿来修改复刻。 对于有一定基础或热衷于研究的人来说,可以在这些基础代码上进行修改和扩展,实现其他功能。 【沟通交流】: 有任何使用上的问题,欢迎随时与博主沟通,博主会及时解答。 鼓励下载和使用,并欢迎大家互相学习,共同进步。 # 注意 1. 本资源仅用于开源学习和技术交流。不可商用等,一切后果由使用者承担。 2. 部分字体以及插图等来自网络,若是侵权请联系删除。
# 基于嵌入式系统的StackAttack游戏项目 ## 项目简介 StackAttack是一个基于嵌入式系统的游戏项目,设计用于SPI TFT彩色液晶显示面板上运行。游戏的核心玩法是操控一个名为“Claw”(爪子)的游戏角色,在由格子组成的地图上移动并抓取箱子。玩家通过操纵杆控制游戏角色,成功抓取并移动箱子到目标位置后得分。游戏地图由二维数组表示,每个格子代表一个位置。当玩家成功将所有箱子移动到目标行时,游戏结束。 ## 项目的主要特性和功能 1. 游戏角色控制玩家通过操纵杆控制Claw(爪子)角色移动。 2. 地图和箱子管理游戏地图由二维数组表示,每个格子代表一个位置。箱子在游戏地图上的位置由数组中的值表示。 3. 游戏逻辑包括角色的移动、箱子的抓取和移动、得分计算等。 4. 图形显示使用SPITFTILI9341图形库控制SPI TFT显示屏,实现游戏的图形输出。 5. 暂停功能游戏支持暂停功能,方便玩家随时暂停游戏。
内容概要:本文档提供了基于STM32、OpenCV和卷积神经网络的车牌识别系统的完整代码示例。系统通过摄像头捕捉视频流,利用OpenCV进行图像处理(如灰度化、二值化、轮廓检测等)以定位车牌区域,并使用预训练的ONNX模型对车牌字符进行识别。之后,系统将识别到的车牌号与预先存储在CSV文件中的居民车牌数据库进行匹配,以判断车辆是否为小区居民所有,从而实现对外来车辆的收费管理。; 适合人群:对嵌入式系统开发、计算机视觉和深度学习感兴趣的开发者,尤其是有一定C++编程基础和技术背景的研究人员或工程师。; 使用场景及目标:①适用于社区、停车场等场所的车辆管理;②帮助开发者理解车牌识别的基本流程,包括图像预处理、车牌定位、字符识别以及与数据库的交互;③提供一个可扩展的基础框架,便于后续优化和功能增加。; 阅读建议:读者应确保具备基本的OpenCV库使用经验和C++编程能力。在学习过程中,建议同时参考相关文献资料,深入理解每个步骤背后的原理,并尝试调整参数或替换模型以提高识别精度。此外,还需准备相应的硬件设备(如摄像头)和软件环境(如安装OpenCV库),以便实际运行代码并观察效果。
efwfw
内容概要:本文详细介绍了利用西门子S7-200 PLC和MCGS组态软件构建智能交通灯控制系统的方法。首先阐述了系统的硬件配置,包括PLC的选择、IO分配、光电开关的应用等。接着深入探讨了梯形图编程的核心逻辑,如定时器嵌套、车流判断、紧急模式处理等。同时,还讲解了MCGS组态界面的设计要点,如动态指示灯、车流统计曲线、急停按钮等功能的实现。此外,文中分享了一些调试经验和优化技巧,如信号隔离、通信参数设置、夜间模式优化等。 适合人群:对PLC编程和工业自动化感兴趣的工程技术人员、高校相关专业学生。 使用场景及目标:适用于城市交通管理部门进行智能交通灯系统的规划与实施,旨在提高交通效率,减少拥堵。通过学习本文,读者能够掌握PLC编程的基本方法和MCGS组态软件的使用技巧。 其他说明:文中提供了详细的接线图、梯形图代码片段和组态界面截图,便于读者理解和实践。同时,作者还分享了许多实际操作中的注意事项和经验教训,有助于初学者少走弯路。
【项目资源】: 物联网项目适用于从基础到高级的各种项目,特别是在性能要求较高的场景中,比如操作系统开发、嵌入式编程和底层系统编程。如果您是初学者,可以从简单的控制台程序开始练习;如果是进阶开发者,可以尝试涉及硬件或网络的项目。 【项目质量】: 所有源码都经过严格测试,可以直接运行。 功能在确认正常工作后才上传。 【适用人群】: 适用于希望学习不同技术领域的小白或进阶学习者。 可作为毕设项目、课程设计、大作业、工程实训或初期项目立项。 【附加价值】: 项目具有较高的学习借鉴价值,也可直接拿来修改复刻。 对于有一定基础或热衷于研究的人来说,可以在这些基础代码上进行修改和扩展,实现其他功能。 【沟通交流】: 有任何使用上的问题,欢迎随时与博主沟通,博主会及时解答。 鼓励下载和使用,并欢迎大家互相学习,共同进步。 # 注意 1. 本资源仅用于开源学习和技术交流。不可商用等,一切后果由使用者承担。 2. 部分字体以及插图等来自网络,若是侵权请联系删除。
摘 要 面对信息时代的机遇与挑战,利用高科技手段来提高企业的管理水平无疑是一条行之有效的途径。利用计算机管理可以最大限度的发挥准确、快捷、高效等作用, 在越来越激烈的珠宝行业中,计算机管理技术对珠宝首饰公司的服务管理提供强有力的支持。因此,利用全新的计算机网络和珠宝首饰管理系统,已成为提高珠宝首饰公司的管理效率,改进服务水准的重要手段之一。本系统应用Visual Basic 6.0 中文版开发前台,用Microsoft Access 作后台服务器,采用客户机/服务器(C/S)管理思想来对珠宝首饰进销存管理。 关键词:管理水平, 管理效率,服务水准,珠宝首饰管理系统,客户机/服务器,管理思想
稀疏分解方法在信号去噪中的应用研究_内含源码数据论文.zip
本书由吉姆·诺埃尔和大卫·多蒂奇编辑,旨在探讨领导力发展领域的最新趋势和实践。书中不仅提供了领导力发展领域的历史回顾,还挑战了组织对领导力发展的战略视角,详细介绍了如何培养全球领导者,并提供了关于领导力发展方法、策略和系统、高潜力人才发展、高层管理参与、有效学习方法以及领导力指标等方面的深入案例研究和理论分析。此外,书中还探讨了创新的领导力发展方法,并对未来的发展趋势进行了展望。
一种基于 QR 二维码的彩色二维码编码译码设计及其软件实现.zip
【项目资源】: 单片机项目适用于从基础到高级的各种项目,特别是在性能要求较高的场景中,比如操作系统开发、嵌入式编程和底层系统编程。如果您是初学者,可以从简单的控制台程序开始练习;如果是进阶开发者,可以尝试涉及硬件或网络的项目。 【项目质量】: 所有源码都经过严格测试,可以直接运行。 功能在确认正常工作后才上传。 【适用人群】: 适用于希望学习不同技术领域的小白或进阶学习者。 可作为毕设项目、课程设计、大作业、工程实训或初期项目立项。 【附加价值】: 项目具有较高的学习借鉴价值,也可直接拿来修改复刻。 对于有一定基础或热衷于研究的人来说,可以在这些基础代码上进行修改和扩展,实现其他功能。 【沟通交流】: 有任何使用上的问题,欢迎随时与博主沟通,博主会及时解答。 鼓励下载和使用,并欢迎大家互相学习,共同进步。 # 注意 1. 本资源仅用于开源学习和技术交流。不可商用等,一切后果由使用者承担。 2. 部分字体以及插图等来自网络,若是侵权请联系删除。
【项目资源】: 物联网项目适用于从基础到高级的各种项目,特别是在性能要求较高的场景中,比如操作系统开发、嵌入式编程和底层系统编程。如果您是初学者,可以从简单的控制台程序开始练习;如果是进阶开发者,可以尝试涉及硬件或网络的项目。 【项目质量】: 所有源码都经过严格测试,可以直接运行。 功能在确认正常工作后才上传。 【适用人群】: 适用于希望学习不同技术领域的小白或进阶学习者。 可作为毕设项目、课程设计、大作业、工程实训或初期项目立项。 【附加价值】: 项目具有较高的学习借鉴价值,也可直接拿来修改复刻。 对于有一定基础或热衷于研究的人来说,可以在这些基础代码上进行修改和扩展,实现其他功能。 【沟通交流】: 有任何使用上的问题,欢迎随时与博主沟通,博主会及时解答。 鼓励下载和使用,并欢迎大家互相学习,共同进步。 # 注意 1. 本资源仅用于开源学习和技术交流。不可商用等,一切后果由使用者承担。 2. 部分字体以及插图等来自网络,若是侵权请联系删除。
内容概要:本文详细介绍了使用COMSOL Multiphysics的弱形式接口对三维光子晶体进行数值模拟的方法和技巧。文章通过具体的代码示例,解释了如何构建光子晶体的介电常数分布、设置弱形式PDE、处理电磁场切向连续性、应用Floquet周期边界条件以及特征值求解等关键步骤。特别强调了弱形式接口相比传统物理场接口的优势,如灵活性和对复杂边界的处理能力。文中还分享了一些实用的经验和注意事项,如布洛赫边界条件的实现、特征值求解器参数的优化配置以及网格划分的技巧。 适合人群:具备一定电磁学和数值模拟基础的研究人员或工程师,尤其是对光子晶体仿真感兴趣的读者。 使用场景及目标:①理解并掌握COMSOL弱形式接口在光子晶体仿真中的应用;②学习如何通过弱形式设置处理复杂的电磁场问题;③提高对光子晶体能带结构和带隙特性的认识;④掌握特征值求解和网格划分的最佳实践。 阅读建议:由于本文涉及较多的具体代码和物理概念,建议读者在阅读过程中结合COMSOL软件进行实际操作,同时查阅相关电磁理论书籍以加深理解。此外,对于文中提到的一些具体参数设置和技巧,可以通过尝试不同的配置来巩固所学知识。
内容概要:PT5000汽轮机滑动轴承系统模拟试验台是一个类似于电厂汽轮机发电机的缩小模型,旨在帮助用户获取汽轮机转子动态行为和滑动轴承油膜现象的实际经验,并研究振动控制方法。该试验台模拟两级涡轮机(低压和中压),每级转子两侧各有8个叶片,共计16个叶片。通过电机驱动而非涡轮发电机,可以进行启停机测试,识别共振现象。试验台还支持多种实验,如不平衡/现场动平衡、轴不对中实验、摩擦实验、油膜故障试验、轴颈轴承实验以及根据油压和温度进行的转子动力学试验。试验台配备了多种传感器和控制系统,包括电涡流传感器、温度传感器、压力传感器等,用于监测和记录实验数据。 适合人群:从事汽轮机设计、制造、维护的技术人员,以及相关专业的高校师生和研究人员。 使用场景及目标:①研究汽轮机转子的动态行为和滑动轴承的油膜现象;②进行振动控制方法的研究;③模拟再现油膜涡动转和油膜震荡,研究其控制条件;④进行不平衡、不对中、摩擦等常见故障的模拟和分析;⑤通过调整油压、温度和预加载力,研究轴的行为变化。 其他说明:该试验台不仅适用于教学和科研,还可用于工业领域的培训和技术验证。试验台具有丰富的配置和可选配件,可以根据具体需求进行定制。试验台的机械和电气参数详细列出,确保用户能够全面了解设备性能。
电影类型知识图谱构建,包含相关数据集
# 基于C++的Minimal BASIC解释器 ## 项目简介 本项目是一个C++实现的Minimal BASIC解释器。该解释器能够解释并执行一些基本的BASIC语言命令,如赋值、打印、输入、条件跳转等。用户可以通过命令行交互地输入命令,或者编写一个按行数升序依次运行的大程序。 ## 项目的主要特性和功能 1. 解释执行能够解释并执行简单的BASIC语言命令。 2. 变量定义与赋值支持定义变量并为其赋值。 3. 打印输出支持将表达式的值打印到控制台。 4. 输入支持从用户获取输入值并赋值给变量。 5. 条件跳转支持基于条件的跳转语句。 6. 注释支持注释语句,使程序更加易读。 ## 安装使用步骤 1. 准备环境确保你的开发环境已经安装了C++编译器,如GCC。 3. 编译使用CMake工具编译源代码。 4. 运行编译成功后,运行可执行文件,即可与解释器交互。 ## 注意事项
本文提出了一种结合自适应进化编程(AEP)与神经网络的方法,用于解决暂态稳定性约束最优潮流(TSCOPF)问题。AEP在优化过程中能够自动调整种群大小,以获得TSCOPF问题的解决方案。神经网络的嵌入能够降低由暂态稳定性约束引起的计算负担。文章通过在IEEE 30节点系统上测试,使用两种不同的燃料成本函数,验证了AEP方法在搜索全局解方面的有效性,并且当结合神经网络后,显著提高了计算速度。此外,本文还对神经网络的架构进行了研究和讨论。