*利用对象,可将一个程序分割成相互独立的区域。我们通常也需要将一个程序转换成多个独立运行的子任务。
象这样的每个子任务都叫作一个“线程”(Thread)。编写程序时,可将每个线程都想象成独立运行,而且都有自己的专用CPU。
*“进程”是指一种“自包容”的运行程序,有自己的地址空间。“多任务”操作系统能同时运行多个进程(程序)——但实际是由于CPU分时机制的作用,使每个进程都能循环获得自己的CPU时间片。但由于轮换速度非常快,使得所有程序好象是在“同时”运行一样。“线程”是进程内部单一的一个顺序控制流。因此,一个进程可能容纳了多个同时执行的线程。
*程序的一些部分同特定的事件或资源联系在一起,同时又不想为它而暂停程序其他部分的执行。这样一来,就可考虑创建一个线程,令其与那个事件或资源关联到一起,并让它独立于主程序运行。
*多线程最主要的一个用途就是构建一个“反应灵敏”的用户界面。
*“线程模型”(以及Java中的编程支持)是一种程序编写规范,可在单独一个程序里实现几个操作的同时进行。根据这一机制,CPU可为每个线程都分配自己的一部分时间。每个线程都“感觉”自己好象拥有整个CPU,但CPU的计算时间实际却是在所有线程间分摊的。
线程机制多少降低了一些计算效率,但无论程序的设计,资源的均衡,还是用户操作的方便性,都从中获得了巨大的利益。综合考虑,这一机制是非常有价值的。
*堵塞状态是前述四种状态中最有趣的,值得我们作进一步的探讨。线程被堵塞可能是由下述五方面的原因造成的:
(1) 调用sleep(毫秒数),使线程进入“睡眠”状态。在规定的时间内,这个线程是不会运行的。
(2) 用suspend()暂停了线程的执行。除非线程收到resume()消息,否则不会返回“可运行”状态。
(3) 用wait()暂停了线程的执行。除非线程收到nofify()或者notifyAll()消息,否则不会变成“可运行”(是的,这看起来同原因2非常相象,但有一个明显的区别是我们马上要揭示的)。
(4) 线程正在等候一些IO(输入输出)操作完成。
(5) 线程试图调用另一个对象的“同步”方法,但那个对象处于锁定状态,暂时无法使用。
*我们知道无论sleep()还是suspend()都不会在自己被调用的时候解除锁定。需要用到对象锁时,请务必注意这个问题。在另一方面,wait()方法在被调用时却会解除锁定,这意味着可在执行wait()期间调用线程对象中的其他同步方法。
*一般地说,我们认为是由于“安全”或者“保密”方面的理由才使用线程组的。
*何时使用多线程技术,以及何时避免用它,这是我们需要掌握的重要课题。骼它的主要目的是对大量任务进行有序的管理。通过多个任务的混合使用,可以更有效地利用计算机资源,或者对用户来说显得更方便。资源均衡的经典问题是在IO等候期间如何利用CPU。至于用户方面的方便性,最经典的问题就是如何在一个长时间的下载过程中监视并灵敏地反应一个“停止”(stop)按钮的按下。
多线程的主要缺点包括:
(1) 等候使用共享资源时造成程序的运行速度变慢。
(2) 对线程进行管理要求的额外CPU开销。
(3) 复杂程度无意义的加大,比如用独立的线程来更新数组内每个元素的愚蠢主意。
(4) 漫长的等待、浪费精力的资源竞争以及死锁等多线程症状。
线程另一个优点是它们用“轻度”执行切换(100条指令的顺序)取代了“重度”进程场景切换(1000条指令)。由于一个进程内的所有线程共享相同的内存空间,所以“轻度”场景切换只改变程序的执行和本地变量。而在“重度”场景切换时,一个进程的改变要求必须完整地交换内存空间。
线程处理看来好象进入了一个全新的领域,似乎要求我们学习一种全新的程序设计语言——或者至少学习一系列新的语言概念。由于大多数微机操作系统都提供了对线程的支持,所以程序设计语言或者库里也出现了对线程的扩展。不管在什么情况下,涉及线程的程序设计:
(1) 刚开始会让人摸不着头脑,要求改换我们传统的编程思路;
(2) 其他语言对线程的支持看来是类似的。所以一旦掌握了线程的概念,在其他环境也不会有太大的困难。尽管对线程的支持使Java语言的复杂程度多少有些增加,但请不要责怪Java。毕竟,利用线程可以做许多有益的事情。
多个线程可能共享同一个资源(比如一个对象里的内存),这是运用线程时面临的最大的一个麻烦。必须保证多个线程不会同时试图读取和修改那个资源。这要求技巧性地运用synchronized(同步)关键字。它是一个有用的工具,但必须真正掌握它,因为假若操作不当,极易出现死锁。
除此以外,运用线程时还要注意一个非常特殊的问题。由于根据Java的设计,它允许我们根据需要创建任意数量的线程——至少理论上如此(例如,假设为一项工程方面的有限元素分析创建数以百万的线程,这对Java来说并非实际)。然而,我们一般都要控制自己创建的线程数量的上限。因为在某些情况下,大量线程会将场面变得一团糟,所以工作都会几乎陷于停顿。临界点并不象对象那样可以达到几千个,而是在100以下。一般情况下,我们只创建少数几个关键线程,用它们解决某个特定的问题。这时数量的限制问题不大。但在较常规的一些设计中,这一限制确实会使我们感到束手束脚。
大家要注意线程处理中一个不是十分直观的问题。由于采用了线程“调度”机制,所以通过在run()的主循环中插入对sleep()的调用,一般都可以使自己的程序运行得更快一些。这使它对编程技巧的要求非常高,特别是在更长的延迟似乎反而能提高性能的时候。当然,之所以会出现这种情况,是由于在正在运行的线程准备进入“休眠”状态之前,较短的延迟可能造成“sleep()结束”调度机制的中断。这便强迫调度机制将其中止,并于稍后重新启动,以便它能做完自己的事情,再进入休眠状态。必须多想一想,才能意识到事情真正的麻烦程度。
象这样的每个子任务都叫作一个“线程”(Thread)。编写程序时,可将每个线程都想象成独立运行,而且都有自己的专用CPU。
*“进程”是指一种“自包容”的运行程序,有自己的地址空间。“多任务”操作系统能同时运行多个进程(程序)——但实际是由于CPU分时机制的作用,使每个进程都能循环获得自己的CPU时间片。但由于轮换速度非常快,使得所有程序好象是在“同时”运行一样。“线程”是进程内部单一的一个顺序控制流。因此,一个进程可能容纳了多个同时执行的线程。
*程序的一些部分同特定的事件或资源联系在一起,同时又不想为它而暂停程序其他部分的执行。这样一来,就可考虑创建一个线程,令其与那个事件或资源关联到一起,并让它独立于主程序运行。
*多线程最主要的一个用途就是构建一个“反应灵敏”的用户界面。
*“线程模型”(以及Java中的编程支持)是一种程序编写规范,可在单独一个程序里实现几个操作的同时进行。根据这一机制,CPU可为每个线程都分配自己的一部分时间。每个线程都“感觉”自己好象拥有整个CPU,但CPU的计算时间实际却是在所有线程间分摊的。
线程机制多少降低了一些计算效率,但无论程序的设计,资源的均衡,还是用户操作的方便性,都从中获得了巨大的利益。综合考虑,这一机制是非常有价值的。
*堵塞状态是前述四种状态中最有趣的,值得我们作进一步的探讨。线程被堵塞可能是由下述五方面的原因造成的:
(1) 调用sleep(毫秒数),使线程进入“睡眠”状态。在规定的时间内,这个线程是不会运行的。
(2) 用suspend()暂停了线程的执行。除非线程收到resume()消息,否则不会返回“可运行”状态。
(3) 用wait()暂停了线程的执行。除非线程收到nofify()或者notifyAll()消息,否则不会变成“可运行”(是的,这看起来同原因2非常相象,但有一个明显的区别是我们马上要揭示的)。
(4) 线程正在等候一些IO(输入输出)操作完成。
(5) 线程试图调用另一个对象的“同步”方法,但那个对象处于锁定状态,暂时无法使用。
*我们知道无论sleep()还是suspend()都不会在自己被调用的时候解除锁定。需要用到对象锁时,请务必注意这个问题。在另一方面,wait()方法在被调用时却会解除锁定,这意味着可在执行wait()期间调用线程对象中的其他同步方法。
*一般地说,我们认为是由于“安全”或者“保密”方面的理由才使用线程组的。
*何时使用多线程技术,以及何时避免用它,这是我们需要掌握的重要课题。骼它的主要目的是对大量任务进行有序的管理。通过多个任务的混合使用,可以更有效地利用计算机资源,或者对用户来说显得更方便。资源均衡的经典问题是在IO等候期间如何利用CPU。至于用户方面的方便性,最经典的问题就是如何在一个长时间的下载过程中监视并灵敏地反应一个“停止”(stop)按钮的按下。
多线程的主要缺点包括:
(1) 等候使用共享资源时造成程序的运行速度变慢。
(2) 对线程进行管理要求的额外CPU开销。
(3) 复杂程度无意义的加大,比如用独立的线程来更新数组内每个元素的愚蠢主意。
(4) 漫长的等待、浪费精力的资源竞争以及死锁等多线程症状。
线程另一个优点是它们用“轻度”执行切换(100条指令的顺序)取代了“重度”进程场景切换(1000条指令)。由于一个进程内的所有线程共享相同的内存空间,所以“轻度”场景切换只改变程序的执行和本地变量。而在“重度”场景切换时,一个进程的改变要求必须完整地交换内存空间。
线程处理看来好象进入了一个全新的领域,似乎要求我们学习一种全新的程序设计语言——或者至少学习一系列新的语言概念。由于大多数微机操作系统都提供了对线程的支持,所以程序设计语言或者库里也出现了对线程的扩展。不管在什么情况下,涉及线程的程序设计:
(1) 刚开始会让人摸不着头脑,要求改换我们传统的编程思路;
(2) 其他语言对线程的支持看来是类似的。所以一旦掌握了线程的概念,在其他环境也不会有太大的困难。尽管对线程的支持使Java语言的复杂程度多少有些增加,但请不要责怪Java。毕竟,利用线程可以做许多有益的事情。
多个线程可能共享同一个资源(比如一个对象里的内存),这是运用线程时面临的最大的一个麻烦。必须保证多个线程不会同时试图读取和修改那个资源。这要求技巧性地运用synchronized(同步)关键字。它是一个有用的工具,但必须真正掌握它,因为假若操作不当,极易出现死锁。
除此以外,运用线程时还要注意一个非常特殊的问题。由于根据Java的设计,它允许我们根据需要创建任意数量的线程——至少理论上如此(例如,假设为一项工程方面的有限元素分析创建数以百万的线程,这对Java来说并非实际)。然而,我们一般都要控制自己创建的线程数量的上限。因为在某些情况下,大量线程会将场面变得一团糟,所以工作都会几乎陷于停顿。临界点并不象对象那样可以达到几千个,而是在100以下。一般情况下,我们只创建少数几个关键线程,用它们解决某个特定的问题。这时数量的限制问题不大。但在较常规的一些设计中,这一限制确实会使我们感到束手束脚。
大家要注意线程处理中一个不是十分直观的问题。由于采用了线程“调度”机制,所以通过在run()的主循环中插入对sleep()的调用,一般都可以使自己的程序运行得更快一些。这使它对编程技巧的要求非常高,特别是在更长的延迟似乎反而能提高性能的时候。当然,之所以会出现这种情况,是由于在正在运行的线程准备进入“休眠”状态之前,较短的延迟可能造成“sleep()结束”调度机制的中断。这便强迫调度机制将其中止,并于稍后重新启动,以便它能做完自己的事情,再进入休眠状态。必须多想一想,才能意识到事情真正的麻烦程度。