多线程

“你好，阿米戈！我们遇到一个非常难的新主题。很抱歉。它不仅在 Java 中通常被认为是最复杂的主题之一，而且在一般的编程中也是如此。我说的是多线程。”

想象一个典型的计算机游戏，例如宇宙飞船竞赛游戏。你正在飞越广阔的宇宙，同时躲避着陨石和巡逻巡洋舰。还有其他二十多个人正在和你一起参与这些非法竞赛。

假设你决定编写这样一个游戏。你的程序将必须跟踪命令（键盘输入），移动宇宙飞船，计算它们的轨迹，确定任何碰撞的结果，并在用户屏幕上绘制所有这一切。这是一项非常复杂的工作。

还记得我们在有关成长型运输公司的示例中是如何解决“极端复杂问题”的吗？

我们将该公司划分为独立的部门，并严格指定（标准化）它们之间的交互方式。

“但是当独立的部分必须与其他部分并行执行某些工作时，我们该怎么做？！此问题的答案是线程。”

试着将程序想象成运行代码并执行命令的小型机器人。首先，它在一行上执行一条命令，然后移至下一行，依此类推。

“我能够想象出来。非常简单！”

“很好。现在，假设你有几个这样的机器人。一个处理用户输入，第二个根据该输入更新对象。第三个执行代码以在屏幕上显示这些对象。第四个每秒钟检查几次是否有任何飞船相撞，如果有，则计算碰撞的结果。”

这样，我们不仅可以将程序划分为独立的部分/对象，还可以使这些部分相互独立地执行工作。各个部分之间的交互越少，程序复杂性越低。

想象一下，你能够用发送字母的脚本替代经理。公司的其他部门甚至都察觉不到有什么变化。这种事情早在 26 世纪就已发生，并取得了优异的成果。大多数经理，甚至高层管理人员，都可以被平均复杂程度的脚本成功替代。只有在“办公室浮游生物工会”介入之后，经理的大规模裁员才会告一段落。不过这个话题就扯远了。

“太有趣了！”

“这些‘小型机器人’当中不仅有几个可以执行代码，它们还可以相互交流并生成新的机器人。”

“生成新的机器人？”

“是的，用于执行新任务。有时，创建另一个机器人（另一个线程）以便与当前线程（机器人）同时执行某些操作会有很多优势。”

“这听起来不错，但我想不出用于什么场合。”

我们为什么称之为“线程”？

“想象一下，每个机器人都有不同的颜色，并在执行命令时用其颜色标记命令。小型机器人所走的路径就像铅笔划过的线。这条路径在机器人后面连起来，就像针后面的线一样。”

每个“小型机器人”都有一个与生俱来的任务。你可以认为线程是执行此任务时执行的命令集。

假设你正乘坐宇宙飞船运送货物。“运送货物”是你的任务，而你正在执行此任务。而你的飞行路线就是你的线程。我们可以说，每个新任务，每个尚未完成的任务，都有其自己的线程（仍需遍历的路径）。

“换句话说，有一个任务和一个执行该任务的‘小型机器人’。线程就是机器人在完成任务时所走的路径吗？”

“完全正确。”

这就是它内部的工作原理。由于计算机只有一个处理器，因此一次只能执行一个命令。因此实际情形如下：处理器不断地在线程之间切换。它切换到一个新线程，执行几个命令，然后切换到下一个线程，再执行几个命令，依此类推。但是由于每秒发生数百次线程切换，因此在我们看来，所有线程都在同时运行。