Java课件10.

第10章Java多线程2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦本章要点1.概述2.创建线程3.线程的优先级4.线程的基本控制5.线程间的同步6.线程间的通信2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦10.1概述在程序开始投入运行时，系统从程序入口开始按语句的顺序(其中包括顺序、分支和循环)完成相应指令直至结尾，从出口退出，同时整个程序结束；这样的语句结构称之为进程，或者说进程就是程序在处理机中的一次运行；2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦1什么是线程？线程是比进程单位更小一级的执行单位，在形式上同进程十分相似——都是用一个顺序执行的语句序列来完成特定的功能;一个进程在其执行过程中，可以产生多个线程，形成多条执行线索。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦每个线程也有它自身的产生、存在和消亡的过程，也是一个动态的概念。一个线程有它自己的入口和出口，以及一个顺序执行的序列。线程不能独立存在，必须存在于进程中，各线程间共享进程空间的数据。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦线程创建、销毁和切换的负荷远小于进程，又称为轻量级进程（lightweightprocess）。进程是由代码、数据、内核状态和一组寄存器组成；线程是由表示程序运行状态的寄存器以及堆栈组成。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦3.Java程序中的线程多线程是指同时存在几个执行体，按几条不同的执行线索共同工作的情况。Java类库中的类java.lang.Thread允许创建并控制所创建的线程；多线程实现单个进程中的并发计算。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦3.线程的生命周期新建：当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建状态。就绪：处于新建状态的线程被启动后，将进入线程队列等待CPU时间片，此时它已具备了运行的条件。运行：当就绪的线程被调度并获得处理器资源时,便进入运行状态，run()方法定义了线程的操作和功能。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦3.线程的生命周期阻塞：在某种特殊情况下，被人为挂起或执行输入输出操作时，让出CPU并临时中止自己的执行，进入阻塞状态。死亡：线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止，即stop()或destroy()。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦新建状态就绪状态start()运行状态调度阻塞状态导致阻塞的事件阻塞解除终止状态run()2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦10.2创建线程10.2.1继承Thread类10.2.2实现Runnable接口2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦1.Thread类Thread类综合了Java程序中一个线程需要拥有的属性和方法。当生成一个Thread类的对象后，一个新的线程诞生了。每个线程都是通过目标对象的方法run()来完成其操作的。方法run()称为线程体(线程方法)。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦1.Thread类在java.lang包中，Thread类声明如下：publicclassThreadextendsObjectimplementsRunnable{…privateRunnabletarget;…publicThread(){…}publicThread(Runnabletarget){…}…publicvoidrun(){……}}2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦1.Thread类通过继承Thread类创建线程的步骤如下：从Thead类派生子类，并重写其中的run()方法定义线程体。创建该子类的对象以创建线程。调用该对象的start()方法启动线程。线程启动后自动执行run()方法，线程执行完毕后进入终止状态。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦1.Thread类的构造方法publicThread()publicThread(ThreadGroupgroup,Runnabletarget,Stringname)group-指明该线程所属的线程组。target-提供线程体的对象。name-线程名称。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦创建线程方式1：继承Thread类1.将一个类定义为Thread的子类，那么这个类就可以用来表示线程；2.应用这种形式的构造方法创建线程对象时不用给出任何参数。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦3.这个类中有一个至关重要的方法——publicvoidrun()，这个方法称为线程体，它是整个线程的核心，线程所要完成任务的代码都定义在线程体中，实际上不同功能的线程之间的区别就在于它们线程体的不同。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦例10-1classSampleextendsThread{inti;publicvoidrun(){System.out.println(ThreadBegin:+this);while(true){System.out.println(HelloWorld+i+++次);if(i==3)break;}System.out.println(ThreadEnd:+this);}}2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦publicclassThreadSample{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println(SystemStart:);Samples1=newSample();Samples2=newSample();s1.start();s2.start();System.out.println(SystemEnd:);}}2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦运行结果SystemStart:SystemEnd:ThreadBegin:Thread[Thread-0,5,main]ThreadBegin:Thread[Thread-1,5,main]HelloWorld0次HelloWorld1次HelloWorld2次HelloWorld0次HelloWorld1次HelloWorld2次ThreadEnd:Thread[Thread-0,5,main]ThreadEnd:Thread[Thread-1,5,main]注意程序员无法准确地知道线程在何时开始执行，因为这是由JVM来控制的，而且线程之间在执行时是相互独立的，即线程独立于启动它的程序。如果多次运行程序，就会发现每次的执行结果不一样，原因在于程序不能控制在何时执行哪一个线程。线程的执行必须调用start()方法。创建线程二——实现Runnable接口1.Runnable是Java中用以实现线程的接口，从根本上讲，任何实现线程功能的类都必须实现该接口；2.Runnable接口中只定义了一个方法就是run()方法，也就是线程体；2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦3.Thread第二种构造方法中包含有一个Runnable实例的参数；4.即，必须定义一个实现Runnable接口的类并产生一个该类的实例，对该实例的引用就是适合于这个构造方法的参数。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦2.Runnable接口通过实现Runnable接口创建线程的步骤如下：定义一个类实现Runable接口，即在该类中提供run()方法的实现。把Runnable的一个实例作为参数传递给Thread类的一个构造方法，该实例对象提供线程体的run()方法实现。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦classSampleimplementsRunnable{inti;publicvoidrun(){System.out.println(ThreadBegin:+this);while(true){System.out.println(HelloWorld+i+++次);if(i==3)break;}System.out.println(ThreadEnd:+this);}}2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦publicclassRunnableSample{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println(SystemStart:);Threads1=newThread(newSample());Threads2=newThread(newSample());s1.start();s2.start();System.out.println(SystemEnd:);}}2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦运行结果SystemStart:SystemEnd:ThreadBegin:Sample@1fb8ee3HelloWorld0次HelloWorld1次HelloWorld2次ThreadBegin:Sample@61de33ThreadEnd:Sample@1fb8ee3HelloWorld0次HelloWorld1次HelloWorld2次ThreadEnd:Sample@61de33总结可以构造一个线程如下：Runner1r=newRunner1();Threadt=newThread(r);2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦10.3线程的优先级在单CPU情形下执行多线程时，Java采用的是优先级调度（priorityscheduling）的策略，这样就可以根据处于可运行状态的相对优先级来实现调用。所有进行可运行状态的线程首先要进入线程就绪队列中等待CPU资源，然后按照“先进先出”的原则，优先级高的排在前面。2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦10.3线程的优先级三个常量MAX_PRIORITY10;MIN_PRIORITY1;NORM_PRIORITY5;getPriority()返回线程优先值setPriority(intnewPriority)改变线程的优先级线程创建时继承父线程的优先级2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦Windows操作系统是按照时间片执行，低优先级的线程可能会抢占同级或高优先级的线程。例如，当一个优先级为5且处于可运行状态的线程在等待CPU时，系统可能正在执行一个优先级为3的线程classThreadPriorityextendsThread{publicThreadPriority(Strings){setName(s);}publicvoidrun(){//重写run方法，输出线程名和其优先级System.out.println(Thread:+getName()+:+getPriority());}2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ThreadPrioritymt1=newThreadPriority(thread1);//创建线程ThreadPrioritymt2=newThreadPriority(thread2);//创建线程ThreadPrioritymt3=newThreadPriority(thread3);//创建线程ThreadPrioritymt4=newThreadPriority(thread4);//创建线程mt1.setPriority(1);mt2.setPriority(2);mt3.setPriority(3);mt4.setPriority(4);mt1.start();mt2.start();mt3.start();mt4.start();}}2020/1/10宋波，李晋，李妙妍，张悦[例10-3]运行结果Thread:thread3:3Thread:thread4:4Thread:thread1:1Thread:thread2:210.4线程的基本控制1.相同优先级的线程的让步(yield)2.线程的休眠(sleep)3.