Java多線程技術
Java多線程技術簡介
目前，線程(Thread)已經為許多操作系統和應用開發系統所采用。線程是程序的單個控制流，具有順序程序的特點。但是，線程不是壹個程序，它僅僅是程序的壹個執行序列。線程具有很強的並發功能，在同壹時刻可以有多個線程同時處於執行狀態。線程是動態的，具有壹定的生命周期，分別經歷從創建、執行、阻塞、直到消亡的過程。Java語言對多線程編程的支持有兩種實現方法：壹種是直接繼承Thread類，另壹種是實現Runnable接口。Thread類提供了對線程的控制方法，如start()，stop()，run()、suspend()、resume()和sleep()等方法，它們可以對線程的狀態進行控制。
動畫線程的設計與實現
為了每秒中多次更新屏幕，必須創建壹個線程來實現動畫的循環，這個循環要跟蹤當前幀並響應周期性的屏幕更新要求。許多Java初學者容易犯的壹個錯誤是將動畫循環放在paint()中，這樣占據了主AWT線程，而主線程將負責所有的繪圖和事件處理。因此，應該生成壹個獨立的動畫線程來完成圖像的顯示和更新。例如，在壹個Applet框架下，當Applet啟動(Start)時，生成壹個動畫線程;在Applet停止（stop）時，終止該動畫線程以釋放它所占用的CPU資源。下列程序代碼（簡稱“C1”代碼）是該動畫線程的具體實現：
public void start() {
if(animatorThread==null) {
animatorThread=new Thread(this);
//開始動畫線程
animatorThread.start();
}
}
public void stop(){
//停止動畫線程
animatorThread=null;
}
上面終止動畫線程的時候，並不是調用該動畫線程的stop()方法，而是設置該動畫線程為null。因為如果直接調用線程的stop()方法會強制線程終止所有的執行工作，有時會帶來不好的結果。設置該動畫線程為null，則在run()方法中，由於不滿足循環條件，線程會自然退出。這樣，也進壹步優化了該動畫程序。
重載update()和雙緩沖技術消除閃爍
在Java中，動畫發生閃爍有兩個原因：壹個是由於在顯示下壹幀畫面的時候，調用了repaint()方法；而repaint()方法被調用時，要清除整個背景，然後才調用paint()方法顯示畫面。這樣，在清除背景和繪制圖像的短暫時間間隔內被用戶看見的就是閃爍。另壹個是由於paint()方法要進行復雜的計算，繪制每壹幀花費的時間太長，圖像中的各個像素值不能同時得到，使得動畫的生成頻率低於顯示器的刷新頻率，從而造成閃爍。
下面兩種方法可以明顯地消除或減弱閃爍。
重載update()方法
當AWT接收到壹個Applet的重繪請求時，它就調用Applet的update()方法。缺省情況下，update()方法清除Applet的背景，然後調用paint()方法。重載update()方法就可以將以前在paint()方法中的繪圖代碼包含在update()方法中，從而避免每次重繪時將整個區域清除。既然背景不再自動清除，Java程序員需要自己在update()中完成。
雙緩沖技術
另壹種消除幀之間閃爍的方法是使用雙緩沖技術，它在許多動畫Applet中被使用。主要原理是創建壹幅後臺圖像，將每壹幀畫入圖像，然後調用drawImage()方法將整個後臺圖像壹次畫到屏幕上去。這種方法的優點在於大部分繪制是離屏的。將離屏圖像壹次繪至屏幕上，比直接在屏幕上繪制要有效得多。在創建後臺圖像前，首先要通過調用createImage()方法生成合適的後臺緩沖區，然後獲得在緩沖區做圖的環境（即Graphics類對象）。
下列實例程序代碼（簡稱“C2”代碼）就是這兩種方法的結合使用，雙緩沖技術在重載update()方法中實現。其中，offImage是Image類的對象，offGraphics是Graphics類的對象，這兩個類對象是實現雙緩沖技術的關鍵。相關代碼如下：
public void paint(Graphics g){
update(g);
}
public void update(Graphics g){
Dimension d=getSize();
//如果後臺圖像不存在，就創建壹個後臺圖像
if((offGraphics==null)||(d.width!=offDimension.width)
||(d.height!=offDimension.height)) {
offDimension=d;
offImage=createImage(d.width,d.height);
offGraphics=offImage.getGraphics();
}
//擦除上壹幀
offGraphics.setColor(getBackground());
offGraphics.fillRect(0,0,d.width,d.height);
offGraphics.setColor(Color.black);
//將當前的幀輸出到指定的image中
for(int i=0 ; i<10 ; i++){
offGraphics.drawImage(images[i],frameNumber*5%(d.width/2)
,i*d.height/10,this);
}
//輸出指定的後臺圖像
g.drawImage(offImage,frameNumber*5%(d.width/2),0,this);
}
雙緩沖技術可以使動畫平滑，但有壹個缺點，要分配壹個後臺圖像的緩沖，如果圖像相當大，這將占用很大壹塊內存。
圖像跟蹤與程序的逐步完善
圖像跟蹤
當動畫線程剛剛啟動的時候，由於沒有全部載入圖像，屏幕上顯示的畫面經常是殘缺不全的。這時可以使用MediaTracker或ImageOberver類對象進行圖像跟蹤，待圖像全部載入後，再調用drawImage()方法將圖像輸出到屏幕上去。DrawImage()方法的第四個參數正是ImageObserver類對象，所以可以用ImageObserver類對象進行圖像跟蹤。在實際應用Applet程序的init()方法中實現圖像跟蹤，相當於在動畫線程的DrawImage()方法調用以前就畫了壹次圖像，因為動畫線程的初始化過程，即init()方法是先被調用的。下列代碼（簡稱“C3”代碼）展示了init()方法使用MediaTracker類對象來實現跟蹤圖像的載入，代碼如下：
public void init(){
tracker=new MidiaTracker(this);
for(int i=1;i<=10;i++){
image[i-1]=getImage(getCodeBase(),"image"+i+".gif")；
//用MediaTracker類對象的addImage()方法跟蹤圖像的載入
tracker.addImage(images[i-1],0);
}
......
}
程序的進壹步完善
在“C2”代碼的重載update()方法中加入下列if語句，從而對MediaTracker類對象的圖像跟蹤方法做出判斷，if語句如下：
if(!tracker.checkAll()){
//如果圖像還沒有裝載完畢，則僅清除背景，同時輸出壹個狀態
g.clearRect(0,0,d.width,d.height);
g.drawString("Please wait...",0,d.height/2);
return;
}
在“C1”代碼的stop()方法中加入兩行代碼，用以釋放由雙緩沖技術所占用的內存資源，這時stop()方法改為：
public void stop(){
//停止動畫線程
animatorThread=null;
//釋放用於雙緩沖的內存資源
offGraphics=null;
offImage=null;
}
程序修改到此，還有壹個小問題，就是動畫線程啟動後，第壹幅圖像有時仍有殘留痕跡，而不是隨著圖像的更新而完全擦除掉。如果想解決此問題，只要將“C2”代碼中最後的for()循環和g.drawImage()方法改為如下代碼就可以了。
for(int i=0;i<10;i++){
offGraphics.drawImage(images[frameNumber%10],
,frameNumber*5%(d.width),i*d.height/10,this);
}
g.drawImage(offImage,0,0,this);
保持恒定的幀速度
為了使用戶觀看動畫時沒有閃爍感，至少需要達到每秒12幀的速度。更高的幀速度會產生更平滑的動畫。通常，在動畫顯示的每兩幀之間，調用線程的sleep()方法休眠壹個固定的