MSDP多线程技术的实现

MSDP多线程技术的实现摘要：MSDP是广东省地震局开发的地震交互分析处理软件，在我们的日常工作中发挥了重要作用。文章就MSDP的多线程技术进行了简要分析，以便加深对MSDP的基本原理的了解和掌握。关键词：MSDP；多线程；JAVA；线程优先级中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）05-0020-031概述MSDP是地震系统常用的地震交互分析处理软件，MSDP采用了大量的Java技术，Java多线程就是其中之一。在Java语言产生前，传统的程序设计语言的程序同一时刻只能单任务操作，效率非常低，例如程序往往在接收数据输入时发生阻塞，只有等到程序获得数据后才能继续运行。随着Internet的迅猛发展，这种状况越来越不能让人们忍受：如果网络接收数据阻塞，后台程序就处于等待状态而不继续任何操作，而这种阻塞是经常会碰到的，此时CPU资源被白白地闲置起来。如果在后台程序中能够同时处理多个任务，该多好啊！应Internet技术而生的Java语言解决了这个问题，多线程程序是Java语言的一个很重要的特点。在一个Java程序中，我们可以同时并行运行多个相对的线程，例如，我们如果创建一个线程来进行数据输入输出，而创建另一个线程在后台进行其他的数据处理，如果输入输出线程在接收数据时阻塞，而处理数据的线程仍然在运行。多线程程序设计大大提高了程序的执行效率和处理能力。2多线程的概念每个正在系统上运行的程序都是一个进程。每个进程包含一到多个线程。进程也可能是整个程序或者是部分程序的动态执行。线程是一组指令的集合或者是程序的特殊段，它可以在程序里执行，也可以把它理解为代码运行的上下文。所以线程基本上是轻量级的进程，它负责在单个程序里执行多任务。通常由操作系统负责多个线程的调度和执行。线程是程序中一个单一的顺序控制流程。在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。线程和进程的区别在于，子进程和父进程有不同的代码和数据空间，而多个线程则共享数据空间，每个线程有自己的执行堆栈和程序计数器为其执行上下文，多线程主要是为了节约CPU时间。使用多线程的优点：使用线程可以把占据长时间的程序中的任务放到后台去处理；用户界面可以更加吸引人，这样比如用户点击了一个按钮去触发某些事件的处理，可以弹出一个进度条来显示处理的进度；程序的运行速度可能加快；在一些等待的任务实现上如用户输入、文件读写和网络收发数据等，线程就比较有用了，在这种情况下可以释放一些珍贵的资源如内存占用等。3多线程的创建与使用3.1多线程的创建我们知道Java是面向对象的程序语言，用Java进行程序设计就是设计和使用类，Java为我们提供了线程类Thread来创建线程，创建线程与创建普通的类的对象的操作是一样的，而线程就是Thread类或其子类的实例对象。下面是创建启动一个线程的语句：Threadthread1=newThread（）；/声明一个对象实例，即创建一个线程；Thread1.run（）；/用Thread类中的run（）方法启动线程；从这个例子中，我们可以通过Thread（）构造方法创建一个线程，并启动该线程。事实上，启动线程，也就是启动线程的run（）方法，而Thread类中的run（）方法没有任何操作语句，所以这个线程没有任何操作。要使线程实现预定功能，必须定义自己的run（）方法。Java中通常有两种方式定义run（）方法：3.1.1通过定义一个Thread类的子类，在该子类中重写run（）方法。Thread子类的实例对象就是一个线程，显然，该线程有我们自己设计的线程体run（）方法，启动线程就启动了子类中重写的run（）方法。3.1.2因为有时要作为线程运行的类可能已经是某个类层次的一部分，所以就不能再按这种机制创建线程。虽然在同一个类中可以实现任意数量的接口，但Java编程语言只允许一个类有一个父类。同时，某些程序员避免从Thread类导出，因为它强加了类层次。对于这种情况，就要Runnable接口。通过Runnable接口，在该接口中定义run（）方法的接口。所谓接口跟类非常类似，主要用来实现特殊功能，如复杂关系的多重继承功能。在此，我们定义一个实现Runnable（）接口的类，在该类中定义自己的run（）方法，然后以该类的实例对象为参数调用Thread类的构造方法来创建一个线程。在具体应用中，采用哪种方法来构造线程体要视情况而定。通常，当一个线程已继承了另一个类时，就应该用第二种方法来构造，即实现Runnable接口。正如它的名字一样，Runnable的实例是可运行的，但它自己并不能直接运行，它需要被Thread对象来包装才能运行。使用Runnable接口来实现多线程使得我们能够在一个类中包容所有的代码，有利于封装，它的缺点在于，我们只能使用一套代码，若想创建多个线程并使各个线程执行不同的代码，则仍须额外创建类，如果这样的话，在大多数情况下也许还不如直接用多个类分别继承Thread来得紧凑。3.2线程的优先级对于多线程程序，每个线程的重要程度不尽相同，如多个线程在等待获得CPU时间时，往往我们需要优先级高的线程优先抢占到CPU时间得以执行；又如多个线程交替执行时，优先级决定了级别高的线程得到CPU的次数多一些且时间多长一些。这样，高优先级的线程处理的任务效率就高一些。Java中线程的优先级从低到高以整数1-10表示，共分为10级，设置优先级是通过调用线程对象的setPriority（）方法，如上例中，设置优先级的语句为：thread1threadone=newthread1（）；/用Thread类的子类创建线程；Threadthreadtwo=newThread（newthread2（）；/用Runnable接口类的对象创建线程；threadone.setPriority（6）；/设置threadone的优先级6；threadtwo.setPriority（3）；/设置threadtwo的优先级3；threadone.start（）；threadtwo.start（）；/strat（）方法启动线程；这样，线程threadone将会优先于线程threadtwo执行，并将占有更多的CPU时间。该例中，优先级设置放在线程启动前，也可以在启动后进行设置，以满足不同的优先级需求。3.3线程的状态线程也是有状态和生命周期的，每个Java程序都会有一个缺省的主线程，对于应用程序applcation来说main方法就是一个主线程。Java语言使用的是Thread类及其子类的对象来表示线程的。创建一个新的线程的生命周期如下状态：3.3.1新建：当一个Thread类或者其子类的对象被声明并创建时，新的线程对象处于新建状态，此时它已经有了相应的内存空间和其他资源。3.3.2就绪：处于新建状态的线程被启动后，将进入线程队列排队等待CUP服务，这个时候具备了运行的条件，一旦轮到CPU的时候，就可以脱离创建它的主线程开始自己的生命周期。3.3.3运行：就绪的线程被调度并获得CUP的处理进入了运行状态，每一个Thread类及其子类的对象都有一个重要的run（）方法，当线程对象被调度执行的时候，它将自动调用本对象的run（）方法，从第一句代码开始执行。所以说对线程的操作应该写到run（）方法中。3.3.4阻塞：一个正在执行的线程如果在某种情况下不能执行了，进入阻塞状态，这个时候它不能进入排队状态，只有引起了阻塞的原因消失的时候，线程才可以继续进入排队状态等待CUP处理。3.3.5死亡：处于死亡状态的线程不具有继续执行的能力，线程死亡主要的原因是正常运行的线程完成了全部工作，即执行完了run（）方法，另外就是被提前强制地终止了。为了解决对共享存储区的访问冲突，Java引入了同步机制，现在让我们来考察多个线程对共享资源的访问，显然同步机制已经不够了，因为在任意时刻所要求的资源不一定已经准备好了被访问，反过来，同一时刻准备好了的资源也可能不止一个。为了解决这种情况下的访问控制问题，Java引入了对阻塞机制的支持。阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生（如某资源就绪），学过操作系统的同学对它一定已经很熟悉了。Java提供了大量方法来支持阻塞包括sleep（）方法、suspend（）方法/yield（）方法、wait（）方法等。4结语多线程虽然在编程中有着巨大的作用，但是多线程本身也有一些缺点：如果有大量的线程，会影响性能，因为操作系统需要在它们之间切换；更多的线程需要更多的内存空间；线程可能会给程序带来更多“bug”，因此要小心使用；线程的中止需要考虑其对程序运行的影响；通常块模型数据是在多个线程间共享的，需要防止线程死锁情况的发生。多线程的核心在于多个代码块并行执行，本质特点在于各代码块之间的代码是乱序执行的，因此，程序是否需要多线程、如何合理地利用多线程，就要视程序的需求而定，只有当它完全符合多线程的特点时，多线程机制对线程通信和线程管理的强大支持才能有用武之地。参考文献1孙学军.“虚拟测震台网”技术在广西地区的应用J.地震地磁观测与研究，2008，29（5）：65-70.2孙学军.GIS技术在地震学研究中的应用J.地球物理学进展，2005，20（1）：160-164.3孙学军