java课件第八章

Chenzheng2012.May多线程机制多线程实现方法多线程状态及调度线程同步线程通信线程就是应用程序中的一个可执行线索，多线程就是同一个应用程序中有多个可执行线索，它们可以并发执行。2020年1月10日星期五3多线程就是同一程序中多个任务的并发实现。同类的多个线程是共享一块内存空间和一组系统资源，而线程本身的数据通常只有微处理器的寄存器数据，以及一个供程序执行时使用的堆栈。线程与进程相似，是一段完成某个特定功能的代码，是程序中单个顺序的流控制。2020年1月10日星期五4系统在产生一个线程，或者在各个线程之间切换时，负担要比进程小的多。一个进程中可包含多个线程，线程被称为轻负荷进程(light-weightprocess)。进程与线程之间的差别主要体现在两个方面：2020年1月10日星期五5作为基本的执行单元，线程的划分比进程小，因此，支持多线程的系统要比只支持多进程的系统并发程度高。进程把内存空间作为自己的资源之一，每个进程均有自己的内存单元。线程却共享内存单元，通过共享的内存空间来交换信息，从而有利于提高执行效率。线程由三部分组成：2020年1月10日星期五6虚拟的CPU，封装在Java.lang.Thread类中。CPU所执行的代码，传递给Thread类。CPU所处理的数据，传递给Thread类。建立Thread对象时，必须提供执行代码和代码所处理的数据。Java对象模型要求程序代码只能写成类的成员方法。数据只能作为方法中的变量或类的成员存在。规则要求为线程提供的代码和数据以类的实例形式出现。一个建立线程的例子：2020年1月10日星期五7publicclassSimpleRunnableimplementsRunable{privateStringmessage;publicstaticvoidmain(Stringargs[]){SimpleRunnabler1=newSimpleRunnable(Hello);Threadt1=newThread(r1);t1.start();}publicSimpleRunnable(Stringmessage){this.message=message;}publicvoidrun(){for(;;){System.out.println(message);}}线程开始执行时，它在publicvoidrun()方法中执行。该方法是定义的线程执行起点，像应用程序从main()开始一样。首先main()方法构造SimpleRunnable类的实例。实例有自己的一个String数据,初始化为Hello。由实例t1传入Thread类构造器，这是线程运行时处理的数据。执行的代码是实例方法run()。创建新线程有两种方法：2020年1月10日星期五8生成Thread子类。生成一个类，声明实现Runnable接口。用这种方法生成新线程，可以按以下步骤进行：2020年1月10日星期五91.生成Thread类的子类。classMyThreadextendsThread2.在子类中覆盖run()方法。publicvoidrun()3.生成子类的对象，并且调用start()方法启动新线程。MyThreadthread=newMyThread();thread.start();start()方法将调用run()方法执行线程。classFirstThreadextendsThread{publicvoidrun(){try{System.out.println(Firstthreadstartsrunning.);for(inti=0;i6;i++){System.out.println(First+i);sleep(1000);}System.out.println(Firstthreadfinishesrunning.);}catch(InterruptedExceptione){}}}2020年1月10日星期五10classSecondThreadextendsThread{publicvoidrun(){try{System.out.println(\tSecondthreadstartsrunning.);for(inti=0;i6;i++){System.out.println(\tSecond+i);sleep(1000);}System.out.println(\tSecondthreadfinishesrunning);}catch(InterruptedExceptione){}}}2020年1月10日星期五112020年1月10日星期五12publicclassThreadTest1{publicThreadTest1(){FirstThreadfirst=newFirstThread();SecondThreadsecond=newSecondThread();first.start();second.start();}publicstaticvoidmain(String[]args){newThreadTest1();}}结果为：Firstthreadstartsrunning.First0Secondthreadstartsrunning.Second0First1Second1First2Second2First3Second3First4Second4First5Second5Firstthreadfinishesrunning.Secondthreadfinished.ThreadTest2.java使用这种方法创建新线程，要完成以下几步：程序中某个类声明实现Runnable接口，并且在这个类中实现run()方法。生成这个类的对象。2020年1月10日星期五13如果没有相匹配的catch语句，该异常情况可以被抛出，让外层的try-catch-finlly的结构重复进行匹配检查。这样从最内层到最外层，逐一检查匹配，直到找到一个匹配为止。classFirstThreadimplementsRunnable{publicvoidrun(){try{System.out.println(Firstthreadstartsrunning.);for(inti=0;i6;i++){System.out.println(First+i);Thread.sleep(1000);}System.out.println(Firstthreadfinishesrunning.);}catch(InterruptedExceptione){}}}classSecondThreadimplementsRunnable{publicvoidrun(){try{System.out.println(\tSecondthreadstartsrunning.);for(inti=0;i6;i++){System.out.println(\tSecond+i);Thread.sleep(1000);}System.out.println(\tSecondthreadfinished.);}catch(InterruptedExceptione){}}}publicclassRunTest{publicRunTest(){FirstThreadfirst=newFirstThread();SecondThreadsecond=newSecondThread();Threadthread1=newThread(first);Threadthread2=newThread(second);thread1.start();thread2.start();}publicstaticvoidmain(String[]args){newRunTest();}}结果为：Firstthreadstartsrunning.First0Secondthreadstartsrunning.Second0First1Second1First2Second2First3Second3First4Second4First5Second5Firstthreadfinishesrunning.Secondthreadfinished.线程的状态：新生态、可执行态、阻塞态、停止态。一个线程被创建以后，它就有了生命期，在生命期内，可以用来完成一项任务。线程在创建后到销毁之前总处于这四种态之一。新生态：线程生成之后立即进入这个状态。线程对象已被分配内存空间，其私有数据已被初始化，但该线程还未被调度，可用start()方法调度。新生线程一旦被调度，就将切换到可执行状态。可执行态：处于可执行环境中，随时可以被调度而执行。它可细分为两个子状态：执行状态，已获得CPU，正在执行；就绪状态，只等待处理器资源。这两个子状态的过渡由执行调度器来控制。阻塞态：由某种原因引起线程暂停执行的状态。停止态：线程执行完毕或另一线程调用stop()方法使其停止时，进入这种停止状态，它表示线程已退出执行状态，并且不再进入可执行状态。应用程序中的多个线程能够并发执行，即线程数在多于处理机数时是串行地执行，那么如何来决定哪一个线程先执行？Java引入了优先级的概念，优先级就是线程获得CPU而执行的优先程度，优先级越高，获得CPU的权力越大，执行的机会越多，执行的时间也越长。Java把优先级划分为10级，用1至10的整数表示，数值越大，优先级越高。在Thread类中定义了三个优先级常量：MIN_PRIORITY,MAX_PRIORITY和NORM_PRIORITY，其值分别为1,10,5。如果应用程序没有为线程分配优先级，则Java系统为其赋值为NORM_PRIORITY。可以通过Thread类的setPriority(inta)方法来修改系统自动设置的线程优先级。调度就是分配CPU资源，确定线程的执行顺序。Java采用抢占式调度方式，即高优先级线程具有剥夺低优先级线程执行的权力。如果一个低优先线程正在执行，这时出现一个高优先级线程，那么低优先级线程就只能停止执行，放弃CPU，推回到等待队列中，等待下一轮执行，而让高优先级线程立即执行。2020年1月10日星期五20如果线程具有相同的优先级，则按“先来先服务”的原则调度。让高优先级线程执行一段时间后，能够交出使用权，放弃CPU。有两个方法可以达到这一目的：调用sleep()方法，暂时进入睡眠状态，从而让出CPU，使有相同优先级线程和低优先级线程有执行的机会。调用yield()而放弃CPU，这时和它有相同优先级的线程就有执行的机会。2020年1月10日星期五21线程的状态转换关系图。2020年1月10日星期五22Thread类定义控制线程执行的方法:start()：用于调用run()方法使线程开始执行。stop()：立即停止线程执行，其内部状态清零，放弃占用资源。wait()：使线程处于等待状态。线程等待某个条件调用wait()方法。notify()：使线程脱离阻塞状态。在条件变量所在的对象中调用notify()方法即可使线程脱离阻塞状态。sleep()：调整线程执行时间，参数指定睡眠时间。yield()：暂停调度线程并将其放在等待队列末尾，等待下一轮执行，使同优先级的其它线程有机会执行。2020年1月10日星期五23多线程提高了程序的并发度，但是有时候是不安全的或者不合逻辑的。则需要多线程同步。线程同步是多线程编程的一个相当重要的技术。多线程同步控制机制：保证同一时刻只有一个线程访问数据资源。同步锁：Java用锁标志(lockflag)的手段，对被访问的数据进行同步限制，从而实现对数据的保护。把所有被保护资源都加上锁标志，线程必须取得锁标志才能访问被保护的资源。Example.java在Java中，使用修饰符synchronized来为被保护资源加锁。synchronize