線程是程序運(yùn)行的基本執(zhí)行單元。當(dāng)操作系統(tǒng)(不包括單線程的操作系統(tǒng)，如微軟早期的DOS)在執(zhí)行一個(gè)程序時(shí)，會(huì)在系統(tǒng)中建立一個(gè)進(jìn)程，而在這個(gè)進(jìn)程中，必須至少建立一個(gè)線程（這個(gè)線程被稱為主線程）來作為這個(gè)程序運(yùn)行的入口點(diǎn)。因此，在操作系統(tǒng)中運(yùn)行的任何程序都至少有一個(gè)主線程。

進(jìn)程和線程是現(xiàn)代操作系統(tǒng)中兩個(gè)必不可少的運(yùn)行模型。在操作系統(tǒng)中可以有多個(gè)進(jìn)程，這些進(jìn)程包括系統(tǒng)進(jìn)程（由操作系統(tǒng)內(nèi)部建立的進(jìn)程）和用戶進(jìn)程（由用戶程序建立的進(jìn)程）；一個(gè)進(jìn)程中可以有一個(gè)或多個(gè)線程。進(jìn)程和進(jìn)程之間不共享內(nèi)存，也就是說系統(tǒng)中的進(jìn)程是在各自獨(dú)立的內(nèi)存空間中運(yùn)行的。而一個(gè)進(jìn)程中的線可以共享系統(tǒng)分派給這個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存空間。

線程不僅可以共享進(jìn)程的內(nèi)存，而且還擁有一個(gè)屬于自己的內(nèi)存空間，這段內(nèi)存空間也叫做線程棧, 是在建立線程時(shí)由系統(tǒng)分配的，主要用來保存線程內(nèi)部所使用的數(shù)據(jù)，如線程執(zhí)行函數(shù)中所定義的變量。

注意：任何一個(gè)線程在建立時(shí)都會(huì)執(zhí)行一個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)叫做線程執(zhí)行函數(shù)。也可以將這個(gè)函數(shù)看做線程的入口點(diǎn)（類似于程序中的main函數(shù)）。無論使用什么語言或技術(shù)來建立線程，都必須執(zhí)行這個(gè)函數(shù)（這個(gè)函數(shù)的表現(xiàn)形式可能不一樣，但都會(huì)有一個(gè)這樣的函數(shù)）。如在Windows中用于建立線程的API函數(shù)CreateThread的第三個(gè)參數(shù)就是這個(gè)執(zhí)行函數(shù)的指針。

在操作系統(tǒng)將進(jìn)程分成多個(gè)線程后，這些線程可以在操作系統(tǒng)的管理下并發(fā)執(zhí)行，從而大大提高了程序的運(yùn)行效率。雖然線程的執(zhí)行從宏觀上看是多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行，但實(shí)際上這只是操作系統(tǒng)的障眼法。由于一塊CPU同時(shí)只能執(zhí)行一條指令，因此，在擁有一塊CPU的計(jì)算機(jī)上不可能同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)任務(wù)。而操作系統(tǒng)為了能提高程序的運(yùn)行效率，在一個(gè)線程空閑時(shí)會(huì)撤下這個(gè)線程，并且會(huì)讓其他的線程來執(zhí)行，這種方式叫做線程調(diào)度。我們之所以從表面上看是多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行，是因?yàn)椴煌€程之間切換的時(shí)間非常短，而且在一般情況下切換非常頻繁。假設(shè)我們有線程A和B。在運(yùn)行時(shí)，可能是A執(zhí)行了1毫秒后，切換到B后，B又執(zhí)行了1毫秒，然后又切換到了A，A又執(zhí)行1毫秒。由于1毫秒的時(shí)間對(duì)于普通人來說是很難感知的，因此，從表面看上去就象A和B同時(shí)執(zhí)行一樣，但實(shí)際上A和B是交替執(zhí)行的。

二、線程給我們帶來的好處

如果能合理地使用線程，將會(huì)減少開發(fā)和維護(hù)成本，甚至可以改善復(fù)雜應(yīng)用程序的性能。如在GUI應(yīng)用程序中，還以通過線程的異步特性來更好地處理事件；在應(yīng)用服務(wù)器程序中可以通過建立多個(gè)線程來處理客戶端的請(qǐng)求。線程甚至還可以簡(jiǎn)化虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)，如Java虛擬機(jī)(JVM)的垃圾回收器（garbage collector）通常運(yùn)行在一個(gè)或多個(gè)線程中。因此，使用線程將會(huì)從以下五個(gè)方面來改善我們的應(yīng)用程序：

1. 充分利用CPU資源

    現(xiàn)在世界上大多數(shù)計(jì)算機(jī)只有一塊CPU。因此，充分利用CPU資源顯得尤為重要。當(dāng)執(zhí)行單線程程序時(shí)，由于在程序發(fā)生阻塞時(shí)CPU可能會(huì)處于空閑狀態(tài)。這將造成大量的計(jì)算資源的浪費(fèi)。而在程序中使用多線程可以在某一個(gè)線程處于休眠或阻塞時(shí)，而CPU又恰好處于空閑狀態(tài)時(shí)來運(yùn)行其他的線程。這樣CPU就很難有空閑的時(shí)候。因此，CPU資源就得到了充分地利用。

2.       簡(jiǎn)化編程模型

如果程序只完成一項(xiàng)任務(wù)，那只要寫一個(gè)單線程的程序，并且按著執(zhí)行這個(gè)任務(wù)的步驟編寫代碼即可。但要完成多項(xiàng)任務(wù)，如果還使用單線程的話，那就得在在程序中判斷每項(xiàng)任務(wù)是否應(yīng)該執(zhí)行以及什么時(shí)候執(zhí)行。如顯示一個(gè)時(shí)鐘的時(shí)、分、秒三個(gè)指針。使用單線程就得在循環(huán)中逐一判斷這三個(gè)指針的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間和角度。如果使用三個(gè)線程分另來處理這三個(gè)指針的顯示，那么對(duì)于每個(gè)線程來說就是指行一個(gè)單獨(dú)的任務(wù)。這樣有助于開發(fā)人員對(duì)程序的理解和維護(hù)。

3.       簡(jiǎn)化異步事件的處理

當(dāng)一個(gè)服務(wù)器應(yīng)用程序在接收不同的客戶端連接時(shí)最簡(jiǎn)單地處理方法就是為每一個(gè)客戶端連接建立一個(gè)線程。然后監(jiān)聽線程仍然負(fù)責(zé)監(jiān)聽來自客戶端的請(qǐng)求。如果這種應(yīng)用程序采用單線程來處理，當(dāng)監(jiān)聽線程接收到一個(gè)客戶端請(qǐng)求后，開始讀取客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)，在讀完數(shù)據(jù)后，read方法處于阻塞狀態(tài)，也就是說，這個(gè)線程將無法再監(jiān)聽客戶端請(qǐng)求了。而要想在單線程中處理多個(gè)客戶端請(qǐng)求，就必須使用非阻塞的Socket連接和異步I/O。但使用異步I/O方式比使用同步I/O更難以控制，也更容易出錯(cuò)。因此，使用多線程和同步I/O可以更容易地處理類似于多請(qǐng)求的異步事件。

4.       使GUI更有效率

使用單線程來處理GUI事件時(shí)，必須使用循環(huán)來對(duì)隨時(shí)可能發(fā)生的GUI事件進(jìn)行掃描，在循環(huán)內(nèi)部除了掃描GUI事件外，還得來執(zhí)行其他的程序代碼。如果這些代碼太長(zhǎng)，那么GUI事件就會(huì)被“凍結(jié)”，直到這些代碼被執(zhí)行完為止。

在現(xiàn)代的GUI框架（如SWING、AWT和SWT）中都使用了一個(gè)單獨(dú)的事件分派線程（event dispatch thread，EDT）來對(duì)GUI事件進(jìn)行掃描。當(dāng)我們按下一個(gè)按鈕時(shí)，按鈕的單擊事件函數(shù)會(huì)在這個(gè)事件分派線程中被調(diào)用。由于EDT的任務(wù)只是對(duì)GUI事件進(jìn)行掃描，因此，這種方式對(duì)事件的反映是非常快的。

5.       節(jié)約成本

提高程序的執(zhí)行效率一般有三種方法：

（1）增加計(jì)算機(jī)的CPU個(gè)數(shù)。

（2）為一個(gè)程序啟動(dòng)多個(gè)進(jìn)程

（3）在程序中使用多進(jìn)程。

第一種方法是最容易做到的，但同時(shí)也是最昂貴的。這種方法不需要修改程序，從理論上說，任何程序都可以使用這種方法來提高執(zhí)行效率。第二種方法雖然不用購買新的硬件，但這種方式不容易共享數(shù)據(jù)，如果這個(gè)程序要完成的任務(wù)需要必須要共享數(shù)據(jù)的話，這種方式就不太方便，而且啟動(dòng)多個(gè)線程會(huì)消耗大量的系統(tǒng)資源。第三種方法恰好彌補(bǔ)了第一種方法的缺點(diǎn)，而又繼承了它們的優(yōu)點(diǎn)。也就是說，既不需要購買CPU，也不會(huì)因?yàn)閱⑻嗟木€程而占用大量的系統(tǒng)資源（在默認(rèn)情況下，一個(gè)線程所占的內(nèi)存空間要遠(yuǎn)比一個(gè)進(jìn)程所占的內(nèi)存空間小得多），并且多線程可以模擬多塊CPU的運(yùn)行方式，因此，使用多線程是提高程序執(zhí)行效率的最廉價(jià)的方式。

三、Java的線程模型

由于Java是純面向?qū)ο笳Z言，因此，Java的線程模型也是面向?qū)ο蟮摹?/span>Java通過Thread類將線程所必須的功能都封裝了起來。要想建立一個(gè)線程，必須要有一個(gè)線程執(zhí)行函數(shù)，這個(gè)線程執(zhí)行函數(shù)對(duì)應(yīng)Thread類的run方法。Thread類還有一個(gè)start方法，這個(gè)方法負(fù)責(zé)建立線程，相當(dāng)于調(diào)用Windows的建立線程函數(shù)CreateThread。當(dāng)調(diào)用start方法后，如果線程建立成功，并自動(dòng)調(diào)用Thread類的run方法。因此，任何繼承Thread的Java類都可以通過Thread類的start方法來建立線程。如果想運(yùn)行自己的線程執(zhí)行函數(shù)，那就要覆蓋Thread類的run方法。

在Java的線程模型中除了Thread類，還有一個(gè)標(biāo)識(shí)某個(gè)Java類是否可作為線程類的接口Runnable，這個(gè)接口只有一個(gè)抽象方法run，也就是Java線程模型的線程執(zhí)行函數(shù)。因此，一個(gè)線程類的唯一標(biāo)準(zhǔn)就是這個(gè)類是否實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的run方法，也就是說，擁有線程執(zhí)行函數(shù)的類就是線程類。

從上面可以看出，在Java中建立線程有兩種方法，一種是繼承Thread類，另一種是實(shí)現(xiàn)Runnable接口，并通過Thread和實(shí)現(xiàn)Runnable的類來建立線程，其實(shí)這兩種方法從本質(zhì)上說是一種方法，即都是通過Thread類來建立線程，并運(yùn)行run方法的。但它們的大區(qū)別是通過繼承Thread類來建立線程，雖然在實(shí)現(xiàn)起來更容易，但由于Java不支持多繼承，因此，這個(gè)線程類如果繼承了Thread，就不能再繼承其他的類了，因此，Java線程模型提供了通過實(shí)現(xiàn)Runnable接口的方法來建立線程，這樣線程類可以在必要的時(shí)候繼承和業(yè)務(wù)有關(guān)的類，而不是Thread類。

下一篇：Java多線程初學(xué)者指南（2）：用Thread類創(chuàng)建線程

Java中創(chuàng)建線程有兩種方法：使用Thread類和使用Runnable接口。在使用Runnable接口時(shí)需要建立一個(gè)Thread實(shí)例。因此，無論是通過Thread類還是Runnable接口建立線程，都必須建立Thread類或它的子類的實(shí)例。Thread類的構(gòu)造方法被重載了八次，構(gòu)造方法如下：

Runnable target

實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的類的實(shí)例。要注意的是Thread類也實(shí)現(xiàn)了Runnable接口，因此，從Thread類繼承的類的實(shí)例也可以作為target傳入這個(gè)構(gòu)造方法。

String name

線程的名子。這個(gè)名子可以在建立Thread實(shí)例后通過Thread類的setName方法設(shè)置。如果不設(shè)置線程的名子，線程就使用默認(rèn)的線程名：Thread-N，N是線程建立的順序，是一個(gè)不重復(fù)的正整數(shù)。

ThreadGroup group

當(dāng)前建立的線程所屬的線程組。如果不指定線程組，所有的線程都被加到一個(gè)默認(rèn)的線程組中。關(guān)于線程組的細(xì)節(jié)將在后面的章節(jié)詳細(xì)討論。

long stackSize

    線程棧的大小，這個(gè)值一般是CPU頁面的整數(shù)倍。如x86的頁面大小是4KB。在x86平臺(tái)下，默認(rèn)的線程棧大小是12KB。

一個(gè)普通的Java類只要從Thread類繼承，就可以成為一個(gè)線程類。并可通過Thread類的start方法來執(zhí)行線程代碼。雖然Thread類的子類可以直接實(shí)例化，但在子類中必須要覆蓋Thread類的run方法才能真正運(yùn)行線程的代碼。下面的代碼給出了一個(gè)使用Thread類建立線程的例子：

     上面的代碼建立了兩個(gè)線程：thread1和thread2。上述代碼中的005至008行是Thread1類的run方法。當(dāng)在014和015行調(diào)用start方法時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用run方法。在007行使用this.getName()輸出了當(dāng)前線程的名字，由于在建立線程時(shí)并未指定線程名，因此，所輸出的線程名是系統(tǒng)的默認(rèn)值，也就是Thread-n的形式。在011行輸出了主線程的線程名。
    上面代碼的運(yùn)行結(jié)果如下：

從上面的輸出結(jié)果可以看出，第一行輸出的main是主線程的名子。后面的Thread-1和Thread-2分別是thread1和thread2的輸出結(jié)果。

注意：任何一個(gè)Java程序都必須有一個(gè)主線程。一般這個(gè)主線程的名子為main。只有在程序中建立另外的線程，才能算是真正的多線程程序。也就是說，多線程程序必須擁有一個(gè)以上的線程。
    Thread類有一個(gè)重載構(gòu)造方法可以設(shè)置線程名。除了使用構(gòu)造方法在建立線程時(shí)設(shè)置線程名，還可以使用Thread類的setName方法修改線程名。要想通過Thread類的構(gòu)造方法來設(shè)置線程名，必須在Thread的子類中使用Thread類的public Thread(String name)構(gòu)造方法，因此，必須在Thread的子類中也添加一個(gè)用于傳入線程名的構(gòu)造方法。下面的代碼給出了一個(gè)設(shè)置線程名的例子：

在類中有兩個(gè)構(gòu)造方法：

第011行：public sample2_2(String who)

這個(gè)構(gòu)造方法有一個(gè)參數(shù)：who。這個(gè)參數(shù)用來標(biāo)識(shí)當(dāng)前建立的線程。在這個(gè)構(gòu)造方法中仍然調(diào)用Thread的默認(rèn)構(gòu)造方法public Thread( )。

第016行：public sample2_2(String who, String name)

這個(gè)構(gòu)造方法中的who和第一個(gè)構(gòu)造方法的who的含義一樣，而name參數(shù)就是線程的名名。在這個(gè)構(gòu)造方法中調(diào)用了Thread類的public Thread(String name)構(gòu)造方法，也就是第018行的super(name)。

在main方法中建立了三個(gè)線程：thread1、thread2和thread3。其中thread1通過構(gòu)造方法來設(shè)置線程名，thread2通過setName方法來修改線程名，thread3未設(shè)置線程名。

    運(yùn)行結(jié)果如下：

從上面的輸出結(jié)果可以看出，thread1和thread2的線程名都已經(jīng)修改了，而thread3的線程名仍然為默認(rèn)值：Thread-2。thread3的線程名之所以不是Thread-1，而是Thread-2，這是因?yàn)樵?/span>024行建立thread2時(shí)已經(jīng)將Thread-1占用了，因此，在025行建立thread3時(shí)就將thread3的線程名設(shè)為Thread-2。然后在026行又將thread2的線程名修改為MyThread2。因此就會(huì)得到上面的輸出結(jié)果。

注意：在調(diào)用start方法前后都可以使用setName設(shè)置線程名，但在調(diào)用start方法后使用setName修改線程名，會(huì)產(chǎn)生不確定性，也就是說可能在run方法執(zhí)行完后才會(huì)執(zhí)行setName。如果在run方法中要使用線程名，就會(huì)出現(xiàn)雖然調(diào)用了setName方法，但線程名卻未修改的現(xiàn)象。

Thread類的start方法不能多次調(diào)用，如不能調(diào)用兩次thread1.start()方法。否則會(huì)拋出一個(gè)IllegalThreadStateException異常。