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JAVA线程的机制有哪些？
Java的线程机制 摘 要： 多线程机制是Java的重要技术，阐述了线程和进程的差别；Java中线程4个状态之间的转换；并结合例子说明了两种创建线程的方法。 线程是指程序中能顺序执行的一个序列。一个线程只有一个入口点� 但可能有几个出口点� 不过，每个时刻的执行点总是只有一个。线程是不能独立运行的程序，而只是某个整体程序内部的一个顺序执行流。 多线程是Java的一个重要特点。如果一个程序是单线程的，那么，任何时刻都只有一个执行点。这种单线程执行方法使系统运行效率低，而且，由于必须依靠中断来处理输入／输出。所以，当出现频繁输入／输出或者有优先级较低的中断请求时，实时性就变得很差。多线程系统可以避免这个缺点。所谓多线程，就是通过系统的调度使几个具有不同功能的程序流即线程同时并行地运行。 在单处理器计算机系统中，实际上是不可能使多个线程真正并行运行的，而要通过系统用极短的时间、极快的速度对多个线程进行切换，宏观上形成多个线程并发执行的效果。 １ 线程和进程机制上的差别 线程和进程很相象,它们都是程序的一个顺序执行序列,但两者又有区别。进程是一个实体,每个进程有自己独立的状态,并有自己的专用数据段，创建进程时, 必须建立和复制其专用数据段，线程则互相共享数据段。同一个程序中的所有线程只有一个数据段, 所以, 创建线程时不必重新建立和复制数据段。由于数据段建立和复制这方面的差异，使线程的建立和线程间的切换速度大大优于进程,另一方面,线程又具备进程的大多数优点。 假设银行系统办理存款和取款手续,将帐本看成数据段。如果按进程这种机制,那么,当储户去存／取款时,银行应先把帐本复制一遍,为储户建立一个独立的帐本再结算。如果按线程机制, 那么,银行里所有的出纳员都用同一个帐本,储户来办存／取款时,也从这个帐本直接结算。用线程机制省去了数据段复制这一步显然是线程独具的特点。 由于多个线程共享一个数据段,所以，也出现了数据访问过程的互斥和同步问题,这使系统管理功能变得相对复杂。 总的来说，一个多线程系统在提高系统的输入／输出速度、有效利用系统资源、改善计算机通信功能以及发挥多处理器硬件功能方面显示了很大优势。因此，一些最新的操作系统如Windows95、Windows98、Windows NT等都提供了对多线程的支持。但是，在多线程操作系统下设计多线程的程序仍然是一个比较复杂和困难的工作。由于需要解决对数据段的共享，所以，原则上应该从程序设计角度采用加锁和释放措施，稍有不慎，便会使系统产生管理上的混乱。 而Java从语言一级提供对多线程的支持，这样，可由语言和运行系统联合提供对共享数据段的管理功能和同步机制，使得多线程并行程序设计相对比较容易。 ２ Java线程的生命周期 每个线程都是和生命周期相联系的，一个生命周期含有多个状态，这些状态间可以互相转化。 Java的线程的生命周期可以分为4个状态;创建（new)状态;可运行(runnable)状态;不执行(notrunnable)状态;消亡(dead)状态。 创建状态是指创建一个线程对应的对象的过程，Java系统中,些对象都是从Java．lang包内一个称为Thread的类用关键字new创建的。刚创建的线程不能执行,必须向系统进行注册、分配必要的资源后才能进入可运行状态，这个步骤是由start操作完成的,而处于可运行状态的线程也未必一定处于运行中,它有可能由于外部的I/O请求而处于不运行状态。进入消亡状态后,此线程就不再存在了。 一个线程创建之后，总是处于其生命周期的4个状态之一中，线程的状态表明此线程当前正在进行的活动,而线程的状态是可以通过程序来进行控制的,就是说,可以对线程进行操作来改变状态。 这些操作包括启动(start)、终止(stop)、睡眠(sleep)、挂起(suspend)、恢复(resume)、等待(wait)和通知(notify)。每一个操作都对应了一个方法� 这些方法是由软件包Java．lang提供的。通过各种操作,线程的4个状态之间可按图1所示进行转换。 2.1 创建(new)状态 如果创建了一个线程而没有启动它,那么，此线程就处于创建状态。比如，下述语句执行以后，使系统有了一个处于创建状态的线程myThread:� Thread myThread=new MyThreadClass(); 其中，MyThreadClass()是Thread的子类，而Thread是由Java系统的Java．lang软件包提供的。处于创建状态的线程还没有获得应有的资源,所以，这是一个空的线程,线程只有通过启动后,系统才会为它分配资源。对处于创建状态的线程可以进行两种操作： 一是启动(start)操作,使其进入可运行状态；二是终止(stop)操作,使其进入消亡状态。如果进入到消亡状态,那么，此后这个线程就不能进入其它状态,也就是说，它不复存在了。 start方法是对应启动操作的方法,其具体功能是为线程分配必要的系统资源,将线程设置为可运行状态,从而可以使系统调度这个线程。 2.2 可运行(runnable)状态 如果对一个处于创建状态的线程进行启动操作,则此线程便进入可运行状态。比如,用下列语句� myThread.start();� � 则使线程myThread进入可运行状态。上述语句实质上是调用了线程体即run()方法,注意，run()方法包含在myThread线程中,也就是先由java．lang包的Thread类将run()方法传递给子类MyThreadClass(),再通过创建线程由子类MyThreadClass,传递给线程myThread。 线程处于可运行状态只说明它具备了运行条件,但可运行状态并不一定是运行状态,因为在单处理器系统中运行多线程程序,实际上在一个时间点只有一个线程在运行,而系统中往往有多个线程同时处于可运行状态,系统通过快速切换和调度使所有可运行线程共享处理器,造成宏观上的多线程并发运行。可见,一个线程是否处于运行状, 除了必须处于可运行状态外,还取决于系统的调度。 在可运行状态可以进行多种操作，最通常的是从run()方法正常退出而使线程结束,进入消亡状态。 此, 还可以有如下操作� 挂起操作,通过调用suspend方法来实现； 睡眠操作,通过调用sleep方法来实现； 等待操作,通过调用wait方法来实现； 退让操作,通过调用yield方法来实现； 终止操作,通过调用stop方法来实现。 前面三种操作都会使一个处于可运行状态的线程进入不可运行状态。比如，仍以myThread线程为例,当其处于可运行状态后,再用如下语句� myThread.sleep (5000); 则调用sleep方法使myThread线程睡眠5s(5000ms)。这5s内,此线程不能被系统调度运行,只有过5s后,myThread线程才会醒来并自动回到可运行状态。 如果一个线程被执行挂起操作而转到不可运行状态,则必须通过调用恢复(resume)操作,才能使这个线程再回到可运行状态。 退让操作是使某个线程把CPU控制权提前转交给同级优先权的其他线程。 对可运行状态的线程也可以通过调用stop方法使其进入消亡状态。 2.3 不可运行(not runnable)状态 不可运行状态都是由可运行状态转变来的。一个处于可运行状态的线程,如果遇到挂起(suspend)操作、睡眠(sleep)操作或者等待(wait)操作,就会进入不可运行状态。 另外,如果一个线程是和I/O操作有关的,那么，在执行I/O指令时，由于外设速度远远低于处理器速度而使线程受到阻, 从而进入不可运行状态，只有外设完成输入／输出之后,才会自动回到可运行状态。线程进入不可运行状态后,还可以再回到可运行状态,通常有三种途径使其恢复到可运行状态。 一是自动恢复。通过睡眠(sleep)操作进入不可运行状态的线程会在过了指定睡眠时间以后自动恢复到可运行状态,由于I/O阻塞而进入不可运行状态的线程在外设完成I/O操作后,自动恢复到可运行状态。 二是用恢复(resume)方法使其恢复。如果一个线程由于挂起(suspend)操作而从可运行状态进入不可运行状态,那么，必须用恢复(resume)操作使其再恢复到可运行状态。 三是用通知(notify或notifyAll)方法使其恢复。如果一个处于可运行状态的线程由于等待(wait)操作而转入不可运行状态,那么，必须通过调用notify方法或notifyAll方法才能使其恢复到可运行状态,采用等待操作往往是由于线程需要等待某个条件变量,当获得此条件变量后,便可由notify或ontifyAll方法使线程恢复到可运行状态。 恢复到可运行状态的每一种途径都是有针对性的,不能交叉。比如，对由于阻塞而进入不可运行状态的线程采用恢复操作将是无效的。 在不可运行状态,也可由终止(stop)操作使其进入消亡状态。 2.4 消亡(dead)状态 一个线程可以由其他任何一个状态通过终止(stop)操作而进入消亡状态。 线程一旦进入消亡状态,那它就不再存在了,所以也不可能再转到其它状态。 通常,在一个应用程序运行时,如果通过其它外部命令终止当前应用程序,那么就会调用(stop)方法终止线程。但是，最正常、最常见的途径是由于线程在可运行状态正常完成自身的任务而″寿终正寝″,从而进入消亡状态,这个完成任务的动作是由run方法实现的。 ３ Java线程的两种创建途径 一种途径是通过对Thread的继承来派生一个子类,再由此子类生成一个对象来实现线程的创建，这是比较简单直接的办法。Thread类包含在系统API提供的8个软件包之一Java．lang中,Thread类中包含了很多与线程有关的方, 其中,一个名为run的方法就是用来实现线程行为的。比如:� １ import java.lang.*� ／／引用lang包 ２ class Mango exteds Thread { ３ public void run() { ４ ．．．．．． ５ �} ６ �} 上述程序段中，第１行语句引用软件包lang，这样做是为了给编译器一个信息，从而使后面程序中有关lang包中的方法可直接用方法名，而不必带前缀“Java．lang”。第２行语句是从lang包Thread派生一个子类Mango, 而这个子类中提供了run方法的实现,这样,运行时，将由子类Mango 的 run方法置换父类Thread的run方法。 不过这一步还没有创建线, 必须由子类生成一个对象，并且进行启动操作，这样才能得到一个处于可运行状态的线程。生成对象其实就是完成线程的创建,而启动是对已创建的线程进行操作。具体语句如下:� Mango t=new Mango(); � t.start(); � 上面先用关键字new使线程进入创建状态,又调用start()方法使线程进入可运行状态。注意，start()方法是由Thread继承给子类Mango、然后又在生成对象时由对象t从类Mango得到的。 另一种途径是通过一个类去继承接口runnable来实现线程的创建� 而这个类必须提供runnable接口中定义的方法run()的实现。runnable是Java．lang包中的一个接口，在runnable接口中,只定义了一个抽象方法run()。所以，如用这种途径来创建线程,则应先由一个类连接接口runnable，并且提供run()方法的实现。比如，下面的程序段实现了与接口的连接。 １ public class xyz implements Runnable{ ２ int i; � ３ public voed run(){ ４ while (true){ � ５ System.out.println("Hello"+i++); ６ � } ７ � } ８ � } 然后再创建一个线程� runnable r=new xyz(); � Thread t=new Thread(r); 这种途径创建线程比第一种途径灵活。当一个类既需要继承一个父类又要由此创建一个线程时，由于Java不支持多重继承，这样，用第一种途径将行不通,因为，按此思路创建线程也是以继承的方法实现的。 于是，就需要一个类既继承Thread类,又继承另一个父类。但用接口方法却能实现这个目标。 ４ 线程的启动和终止 Thread的start()方法对应于启动操作,它完成两方面的功能：一方面是为线程分配必要的资源,使线程处于可运行状态,另一方面是调用线程的run()方法置换Thread的中run()方法或者置换runnable中的run()方法来运行线程。 使用start()方法的语句很简单,即： ThreadName.start(); 下面的程序段先创建并启动线程myThread, 然后使用sleep()方法让其睡眠20000ms即20s，使其处于不可运行状态,过20s后,线程又自动恢复到可运行状态。 Thread MyThread=new MyThreadClass(); MyThread.start();� � try{ � MyThread.sleep(20000); �} catch(InterrujptedException e){ }
JAVA消息传递的具体含义
向大家解释Java的多项设计思想，并从概念上解释面向对象的程序设计。但要注意在阅读完本章后，并不能立即编写出全功能的Java程序。所有详细的说明和示例会在本书的其他章节慢慢道来。
1.1 抽象的进步
所有编程语言的最终目的都是提供一种“抽象”方法。一种较有争议的说法是：解决问题的复杂程度直接取决于抽象的种类及质量。这儿的“种类”是指准备对什么进行“抽象”？汇编语言是对基础机器的少量抽象。后来的许多“命令式”语言（如FORTRAN，BASIC和C）是对汇编语言的一种抽象。与汇编语言相比，这些语言已有了长足的进步，但它们的抽象原理依然要求我们着重考虑计算机的结构，而非考虑问题本身的结构。在机器模型（位于“方案空间”）与实际解决的问题模型（位于“问题空间”）之间，程序员必须建立起一种联系。这个过程要求人们付出较大的精力，而且由于它脱离了编程语言本身的范围，造成程序代码很难编写，而且要花较大的代价进行维护。由此造成的副作用便是一门完善的“编程方法”学科。
为机器建模的另一个方法是为要解决的问题制作模型。对一些早期语言来说，如LISP和APL，它们的做法是“从不同的角度观察世界”——“所有问题都归纳为列表”或“所有问题都归纳为算法”。PROLOG则将所有问题都归纳为决策链。对于这些语言，我们认为它们一部分是面向基于“强制”的编程，另一部分则是专为处理图形符号设计的。每种方法都有自己特殊的用途，适合解决某一类的问题。但只要超出了它们力所能及的范围，就会显得非常笨拙。
面向对象的程序设计在此基础上则跨出了一大步，程序员可利用一些工具表达问题空间内的元素。由于这种表达非常普遍，所以不必受限于特定类型的问题。我们将问题空间中的元素以及它们在方案空间的表示物称作“对象”（Object）。当然，还有一些在问题空间没有对应体的其他对象。通过添加新的对象类型，程序可进行灵活的调整，以便与特定的问题配合。所以在阅读方案的描述代码时，会读到对问题进行表达的话语。与我们以前见过的相比，这无疑是一种更加灵活、更加强大的语言抽象方法。总之，OOP允许我们根据问题来描述问题，而不是根据方案。然而，仍有一个联系途径回到计算机。每个对象都类似一台小计算机；它们有自己的状态，而且可要求它们进行特定的操作。与现实世界的“对象”或者“物体”相比，编程“对象”与它们也存在共通的地方：它们都有自己的特征和行为。
Alan Kay总结了Smalltalk的五大基本特征。这是第一种成功的面向对象程序设计语言，也是Java的基础语言。通过这些特征，我们可理解“纯粹”的面向对象程序设计方法是什么样的：
(1) 所有东西都是对象。可将对象想象成一种新型变量；它保存着数据，但可要求它对自身进行操作。理论上讲，可从要解决的问题身上提出所有概念性的组件，然后在程序中将其表达为一个对象。
(2) 程序是一大堆对象的组合；通过消息传递，各对象知道自己该做些什么。为了向对象发出请求，需向那个对象“发送一条消息”。更具体地讲，可将消息想象为一个调用请求，它调用的是从属于目标对象的一个子例程或函数。
(3) 每个对象都有自己的存储空间，可容纳其他对象。或者说，通过封装现有对象，可制作出新型对象。所以，尽管对象的概念非常简单，但在程序中却可达到任意高的复杂程度。
(4) 每个对象都有一种类型。根据语法，每个对象都是某个“类”的一个“实例”。其中，“类”（Class）是“类型”（Type）的同义词。一个类最重要的特征就是“能将什么消息发给它？”。
(5) 同一类所有对象都能接收相同的消息。这实际是别有含义的一种说法，大家不久便能理解。由于类型为“圆”（Circle）的一个对象也属于类型为“形状”（Shape）的一个对象，所以一个圆完全能接收形状消息。这意味着可让程序代码统一指挥“形状”，令其自动控制所有符合“形状”描述的对象，其中自然包括“圆”。这一特性称为对象的“可替换性”，是OOP最重要的概念之一。
一些语言设计者认为面向对象的程序设计本身并不足以方便解决所有形式的程序问题，提倡将不同的方法组合成“多形程序设计语言”（注释②）。
②：参见Timothy Budd编著的《Multiparadigm Programming in Leda》，Addison-Wesley 1995年出版。
1.2 对象的接口
亚里士多德或许是认真研究“类型”概念的第一人，他曾谈及“鱼类和鸟类”的问题。在世界首例面向对象语言Simula-67中，第一次用到了这样的一个概念：
所有对象——尽管各有特色——都属于某一系列对象的一部分，这些对象具有通用的特征和行为。在Simula-67中，首次用到了class这个关键字，它为程序引入了一个全新的类型（clas和type通常可互换使用；注释③）。
③：有些人进行了进一步的区分，他们强调“类型”决定了接口，而“类”是那个接口的一种特殊实现方式。
Simula是一个很好的例子。正如这个名字所暗示的，它的作用是“模拟”（Simulate）象“银行出纳员”这样的经典问题。在这个例子里，我们有一系列出纳员、客户、帐号以及交易等。每类成员（元素）都具有一些通用的特征：每个帐号都有一定的余额；每名出纳都能接收客户的存款；等等。与此同时，每个成员都有自己的状态；每个帐号都有不同的余额；每名出纳都有一个名字。所以在计算机程序中，能用独一无二的实体分别表示出纳员、客户、帐号以及交易。这个实体便是“对象”，而且每个对象都隶属一个特定的“类”，那个类具有自己的通用特征与行为。
因此，在面向对象的程序设计中，尽管我们真正要做的是新建各种各样的数据“类型”（Type），但几乎所有面向对象的程序设计语言都采用了“class”关键字。当您看到“type”这个字的时候，请同时想到“class”；反之亦然。
建好一个类后，可根据情况生成许多对象。随后，可将那些对象作为要解决问题中存在的元素进行处理。事实上，当我们进行面向对象的程序设计时，面临的最大一项挑战性就是：如何在“问题空间”（问题实际存在的地方）的元素与“方案空间”（对实际问题进行建模的地方，如计算机）的元素之间建立理想的“一对一”对应或映射关系。
如何利用对象完成真正有用的工作呢？必须有一种办法能向对象发出请求，令其做一些实际的事情，比如完成一次交易、在屏幕上画一些东西或者打开一个开关等等。每个对象仅能接受特定的请求。我们向对象发出的请求是通过它的“接口”（Interface）定义的，对象的“类型”或“类”则规定了它的接口形式。“类型”与“接口”的等价或对应关系是面向对象程序设计的基础。
下面让我们以电灯泡为例：
Light lt = new Light();
lt.on();
在这个例子中，类型／类的名称是Light，可向Light对象发出的请求包括包括打开（on）、关闭（off）、变得更明亮（brighten）或者变得更暗淡（dim）。通过简单地声明一个名字（lt），我们为Light对象创建了一个“句柄”。然后用new关键字新建类型为Light的一个对象。再用等号将其赋给句柄。为了向对象发送一条消息，我们列出句柄名（lt），再用一个句点符号（.）把它同消息名称（on）连接起来。从中可以看出，使用一些预先定义好的类时，我们在程序里采用的代码是非常简单和直观的。
银行出纳岗位职责
1.按照国家有关现金管理和银行结算制度的规定，办理现金收付和银行结算业务。出纳员应严格遵守现金开支范围，非现金结算范围不得用现金收付;遵守库存限额，超限额的现金按规定及时送存银行;现金管理要严格做到日清日结，账面余额与库存现金每日下班前应核对，发现问题，及时查对;企业银行存款日记账也要与银行对账单及时核对，如有不符，应立即通知银行调整。
2.根据会计制度的规定，在办理现金和银行存款收付业务时，要严格核对有关原始凭证，再据以编制收付款凭证，然后根据所编制的收付款凭证按时间先后顺序逐日逐笔地登记现金日记账和银行存款日记账，并结出余额。
3.按照国家外汇管理和结、购汇制度的规定及有关批件，办理外汇出纳业务。随着经济的发展，国际间经济交往日益频繁，外汇出纳也越来越重要。所以出纳人员应熟悉国家外汇管理制度，及时办理结汇、购汇、付汇，避免外汇损失。
4.掌握银行存款余额，不准签发空头支票，不准出租、出借银行账户为其他单位办理结算。这是施工员考试必须遵守的一条纪律，也是防止经济犯罪、维护经济秩序的重要方面。出纳员应严格遵守支票和银行账户的使用和管理，从出纳这个岗位上堵住结算漏洞。
5.保管库存现金和各种有价证券(如国库券、债券等)的安全与完整。要建立适合本单位情况的现金和有价证券保管责任制，如发生短缺，属于出纳员责任的要进行赔偿。
6.保管有关印章、空白收据和空白支票。印章、空白票据的安全保管十分重要，出纳员必须高度重视，建立严格的管理办法。通常，单位财务公章和出纳名章要实行分管，交由出纳员保管的出纳印章要严格规定使用用途，各种票据要办理领用和注销手续。
