Java并发编程-线程（二）

原文：http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b6047bc0100099n.html

    从一开始Java就被设计成支持并发编程的语言，java语言及其核心类库都有对并发编程的支持。从5.0开始，Java平台引入了一些高层的并发接口。本系列文章将尽可能的概括这些内容。
进程与线程
    并发编程模式中，有两个基本执行单元：进程与线程。进程和线程是现代操作系统的基本概念。一个进程拥有独立完备的执行环境，进程拥有私有的计算机资源，比如独立的内存空间、代码段、指令寄存器等等。进程在操作系统中基本等同于应用程序。最终用户看到的独立程序有可能是多个互相协作的进程，为了方便进程之间的通信，大多数操作系统支持进程间通信(Inter Process Communication, IPC)资源，比如管道和端口。IPC往往不仅仅在同一台计算机系统上使用，也往往运用于不同计算机系统之间的通信。
    线程通常也称轻量级进程，线程拥有的资源比进程的要少。线程只存在于进程中，一个进程可以包含多个线程。比如一个Java程序中可以有多个线程存在。线程不拥有独立的内存空间，而是和同进程内的其他线程共享进程的内存空间。由于线程共享进程的资源（内存或者打开的文件），同进程的线程之间往往需要大量的互斥和同步，保证资源使用的可确定性。这在前面文章中已经说过，资源共享是并发编程中同步和互斥的根源。
    由于进程的特性，使得它们之间资源共享的冲突比较少，因此并发编程主要是针对线程的，多线程编程是Java程序的基本特征。因此这儿讲的并发编程主要是针对Java线程编程的。

Java线程
    简单来说，每个Java线程都有一个Thread实例与之对应。创建线程对象的方法通常有两种：
1.直接创建和管理，也就是每当程序需要异步执行任务时就实例化一个Thread对象，然后自己管理其生命周期。
2.抽象线程管理，使其从程序代码中分离开来。这些接口在java 5之后的java.util.concurrency包中提供。
    我们先讨论第一种方式，java.util.concurrency包提供的高层工具我们在后面的文章再讨论。
    第一种方式创建线程非常直接，有两种方法可以创建一个线程实例：
1.生成一个Runnable对象，并将它传递给Thread对象。
public class HelloWorld implements Runnable {
    public void run() {
        System.out.println("Hello World");
    }
    public static void main(String args[]) {
        (new Thread(new HelloWorld())).start();
    }
}
2.继承Thread并实现其run方法：
public class HelloThread extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("Hello World!");
    }
    public static void main(String args[]) {
        (new HelloThread()).start();
    }
}
    如何选择使用哪种方式呢？第一种模式更为通用，实现一个Runnable接口允许你继承并复用某类。第二种更简单，缺点是必须继承Thread。你可以根据具体情况选择。
    Thread对象中定义了一些有用的方法来管理线程的生命周期：
1.public static void sleep(long millis)throws InterruptedException方法，该方法挂起当前线程一段时间，主动让出处理器让其他线程使用。sleep方法还可以用来控制执行的速度。注意这个方法在挂起线程时，有可能被其他线程中断挂起，因此不能依赖其时间参数来定时。
2.public void interrupt()方法，该方法中断某线程正在做的事情，告诉它某些事情发生了需要处理。程序员需要捕捉这个中断异常，并在异常处理中执行应该做的动作。接受中断的方式有两种，一种是被中断线程目前正在执行一个能抛出InterruptedException的方法，比如sleep或者Object.wait等方法，还比如一些可以被interrupted的SeverSocket.accept方法等等。下面是示例代码：
for (int i = 0; i < importantInfo.length; i++) {
    //Pause for 4 seconds
    try {
        Thread.sleep(4000);
    } catch (InterruptedException e) {
        //We've been interrupted: no more messages.
        return;
    }
    //Print a message
    System.out.println(importantInfo[i]);
}
    另一种是程序正在执行一些不抛出InterruptedException的动作，这时该线程要负责定期使用interrupted()方法检查当前线程是否受到中断信号，然后做相应处理。下面是示例代码：
for (int i = 0; i < inputs.length; i++) {
    heavyCrunch(inputs[i]);
    if (Thread.interrupted()()) {
        //We've been interrupted: no more crunching.
        return;
    }
}
    SwingWorker的cancel方法就是采用的第二种模式实现的，SwingWorker的cancel方法调用其任务线程的interrupt()方法，而doInBackground方法应该定期调用SwingWorker的isCanceled方法判断当前任务是否被取消。isCanceled()最终调用了Thread.interrupted()方法检测当前线程是否接受到中断信号。
3.public static Thread currentThread()获得当前线程对象。
4.public boolean isInterrupted()该线程是否受到中断信号。
5.public static boolean interrupted()，检测当前线程是否接受到中断信号。它实际上是调用了Thread.currentThread().isInterrupted()实现的。
6.public final void join()该方法允许一个线程等待另一个线程的结束。比如t是一个目前正在执行的线程，那么t.join()将目前线程挂起直至线程t结束。

线程示例
    下面举例总结本节所说明的一些概念。SimpleThreads由两个线程组成，第一个是主线程，主线程使用一个Runnable对象MessageLoop创建一个新的线程，并等待该线程结束。如果MessageLoop线程耗时太长，那么主线程将强制中断该线程。
MessageLoop线程打印出一系列的消息，如果被中断，则打印消息并退出：
public class SimpleThreads {

    //Display a message, preceded by the name of the current thread
    static void threadMessage(String message) {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.format("%s: %s%n", threadName, message);
    }

    private static class MessageLoop implements Runnable {
        public void run() {
            String importantInfo[] = {
                "Mares eat oats",
                "Does eat oats",
                "Little lambs eat ivy",
                "A kid will eat ivy too"
            };
            try {
                for (int i = 0; i < importantInfo.length; i++) {
                    //Pause for 4 seconds
                    Thread.sleep(4000);
                    //Print a message
                    threadMessage(importantInfo[i]);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                threadMessage("I wasn't done!");
            }
        }
    }

    public static void main(String args[]) throws InterruptedException {

        //Delay, in milliseconds before we interrupt MessageLoop
        //thread (default one hour).
        long patience = 1000 * 60 * 60;

        //If command line argument present, gives patience in seconds.
        if (args.length > 0) {
            try {
                patience = Long.parseLong(args[0]) * 1000;
            } catch (NumberFormatException e) {
                System.err.println("Argument must be an integer.");
                System.exit(1);
            }

        }

        threadMessage("Starting MessageLoop thread");
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        Thread t = new Thread(new MessageLoop());
        t.start();

        threadMessage("Waiting for MessageLoop thread to finish");
        //loop until MessageLoop thread exits
        while (t.isAlive()) {
            threadMessage("Still waiting...");
            //Wait maximum of 1 second for MessageLoop thread to
            //finish.
            t.join(1000);
            if (((System.currentTimeMillis() - startTime) > patience) &&t.isAlive()) {
                threadMessage("Tired of waiting!");
                t.interrupt();
                //Shouldn't be long now -- wait indefinitely
                t.join();
            }

        }
        threadMessage("Finally!");
    }
}