Java 程式中的多執行緒

Java 程式中的多執行緒[@more@]　　在Java程式中使用多執行緒要比在 C 或 C++ 中容易得多，這是因為 Java 程式語言提供了語言級的支援。本文透過簡單的程式設計示例來說明 Java 程式中的多執行緒是多麼直觀。讀完本文以後，使用者應該能夠編寫簡單的多執行緒程式。

　　為什麼會排隊等待？

　　下面的這個簡單的 Java 程式完成四項不相關的任務。這樣的程式有單個控制執行緒，控制在這四個任務之間線性地移動。此外，因為所需的資源 — 印表機、磁碟、資料庫和螢幕 -- 由於硬體和軟體的限制都有內在的潛伏時間，所以每項任務都包含明顯的等待時間。因此，程式在訪問資料庫之前必須等待印表機完成列印檔案的任務，等等。如果您正在等待程式的完成，則這是對計算資源和您的時間的一種拙劣使用。改進此程式的一種方法是使它成為多執行緒的。

　　四項不相關的任務

　　class myclass {
　　static public void main(String args[]) {
　　 print_a_file();
　　 manipulate_another_file();
　　 access_database();
　　 draw_picture_on_screen();
　　 }
　　}

　　在本例中，每項任務在開始之前必須等待前一項任務完成，即使所涉及的任務毫不相關也是這樣。但是，在現實生活中，我們經常使用多執行緒模型。我們在處理某些任務的同時也可以讓孩子、配偶和父母完成別的任務。例如，我在寫信的同時可能打發我的兒子去郵局買郵票。用軟體術語來說，這稱為多個控制（或執行）執行緒。

　　可以用兩種不同的方法來獲得多個控制執行緒：

　　☆ 多個程式
　　在大多數作業系統中都可以建立多個程式。當一個程式啟動時，它可以為即將開始的每項任務建立一個程式，並允許它們同時執行。當一個程式因等待網路訪問或使用者輸入而被阻塞時，另一個程式還可以執行，這樣就增加了資源利用率。但是，按照這種方式建立每個程式要付出一定的代價：設定一個程式要佔用相當一部分處理器時間和記憶體資源。而且，大多數作業系統不允許程式訪問其他程式的記憶體空間。因此，程式間的通訊很不方便，並且也不會將它自己提供給容易的程式設計模型。

　　☆ 執行緒
　　執行緒也稱為輕型程式 (LWP)。因為執行緒只能在單個程式的作用域內活動，所以建立執行緒比建立程式要廉價得多。這樣，因為執行緒允許協作和資料交換，並且在計算資源方面非常廉價，所以執行緒比程式更可取。執行緒需要作業系統的支援，因此不是所有的機器都提供執行緒。Java 程式語言，作為相當新的一種語言，已將執行緒支援與語言本身合為一體，這樣就對執行緒提供了強健的支援。

　　使用 Java 程式語言實現執行緒

　　Java 程式語言使多執行緒如此簡單有效，以致於某些程式設計師說它實際上是自然的。儘管在 Java 中使用執行緒比在其他語言中要容易得多，仍然有一些概念需要掌握。要記住的一件重要的事情是 main() 函式也是一個執行緒，並可用來做有用的工作。程式設計師只有在需要多個執行緒時才需要建立新的執行緒。

　　Thread 類
　　Thread 類是一個具體的類，即不是抽象類，該類封裝了執行緒的行為。要建立一個執行緒，程式設計師必須建立一個從 Thread 類匯出的新類。程式設計師必須覆蓋 Thread 的 run() 函式來完成有用的工作。使用者並不直接呼叫此函式；而是必須呼叫 Thread 的 start() 函式，該函式再呼叫 run()。下面的程式碼說明了它的用法：

　　建立兩個新執行緒

　　import java.util.*;

　　class TimePrinter extends Thread {
　　 int pauseTime;
　　 String name;
　　 public TimePrinter(int x, String n) {
　　 pauseTime = x;
　　 name = n;
　　 }

　　 public void run() {
　　 while(true) {
　　 try {
　　 System.out.println(name + ":" + new
　　 Date(System.currentTimeMillis()));
　　 Thread.sleep(pauseTime);
　　 } catch(Exception e) {
　　 System.out.println(e);
　　 }
　　 }
　　 }

　　 static public void main(String args[]) {
　　 TimePrinter tp1 = new TimePrinter(1000, "Fast Guy");
　　 tp1.start();
　　 TimePrinter tp2 = new TimePrinter(3000, "Slow Guy");
　　 tp2.start();
　　
　　 }
　　}

　　在本例中，我們可以看到一個簡單的程式，它按兩個不同的時間間隔（1 秒和 3 秒）在螢幕上顯示當前時間。這是透過建立兩個新執行緒來完成的，包括 main() 共三個執行緒。但是，因為有時要作為執行緒執行的類可能已經是某個類層次的一部分，所以就不能再按這種機制建立執行緒。雖然在同一個類中可以實現任意數量的介面，但 Java 程式語言只允許一個類有一個父類。同時，某些程式設計師避免從 Thread 類匯出，因為它強加了類層次。對於這種情況，就要 runnable 介面。