第十二章 Java多线程编程.ppt

第12讲线程技术JavaMulti Threads 计算机与通信学院 本章主要内容 一 线程及多线程的概念 程序 program 是对数据描述与操作的代码的集合 是应用程序执行的脚本 是静态的 一 线程及多线程的概念 进程 process 是程序的一次完整的执行过程 是操作系统运行程序的基本单位 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 是动态的 一个进程既包括其所要执行的指令 也包括了执行指令所需的任何系统资源 如CPU 内存空间 I O端口等 不同进程所占用的系统资源相对独立 一 线程及多线程的概念 多任务是指在一个系统中可以同时运行多个程序 即有多个独立运行的任务 多个进程 每一个任务对应一个进程 例如 边听音乐边编写Java程序 一 线程及多线程的概念 线程是比进程更小的运行单位 是程序中单个顺序的流控制 每个线程也有它自身的产生 存在和消亡的过程 是一个动态的概念 在执行的任何时刻 只有一个执行点 一 线程及多线程的概念 多线程 Multi Threads 多线程是相对于单线程而言的 指的是在一个程序中可以定义多个线程并同时运行它们 每个线程可以执行不同的任务 与多进程不同的是 同类多线程共享一块内存空间和一组系统资源 所以 系统创建多线程花费单价较小 因此 也称线程为轻负荷进程 例如 在线看电影 播放程序在播放的同时也在下载 一 线程及多线程的概念 线程与进程的区别线程并不是一个完整的程序 它自己本身并不能独立运行 只能包含在程序中 只能在进程内部执行 process process 一 线程及多线程的概念 线程与进程的区别多个进程的内部数据和状态都是完全独立的 线程本身的数据通常只有寄存器数据 以及一个程序执行时使用的堆栈 所以线程的切换比进程切换的负担要小 属于同一进程的所有线程共享该进程的内存空间和一组系统资源 所以线程之间切换的速度比进程切换要快得多 二 Java中的线程技术 Java的线程是通过软件包java lang中定义的类Thread来实现的 当生成一个Thread类的对象之后 就产生了一个线程 通过该对象 可以启动线程 终止线程 或者暂时挂起线程等 二 Java中的线程技术 Thread在Java包中的层次关系 所有已实现的接口 RunnableThread类的原型 publicclassThreadextendsObjectimplementsRunnable 二 Java中的线程技术 Runnable接口 java lang RunnableRunnable的原型 publicinterfaceRunnable voidrun 二 Java中线程的创建 二 Java中线程的创建 二 Java中线程的创建 二 Java中线程的创建 二 Java中线程的创建 通过扩展Thread类创建线程 方法一1 创建Thread类的子类 2 重写Thread类中的run 方法 3 创建子类的对象 4 调用线程对象的start 方法 例子 ThreadTest java 二 Java中线程的创建 通过扩展Thread类创建线程 方法一1 创建Thread类的子类 2 重写Thread类中的run 方法 3 创建子类的对象 4 调用线程对象的start 方法 例子 ThreadTest java 二 Java中线程的创建 例子 ThreadTest java 二 Java中线程的创建 实现Runnable接口创建线程 方法二1 创建实现接口Runnable的类 2 实现接口Runnable中的run 方法 3 创建实现了Runnable接口的类对象 4 将3中创建的对象作为参数 创建Thread类对象 5 调用线程对象的start 方法 例子 AppletThreadTest java 二 Java中线程的创建 二 Java中线程的创建 例子 RunnableThreadTest java 二 线程的状态和生命周期 线程的状态 二 线程的状态和生命周期 线程的生命周期1 新建2 就绪3 运行4 阻塞5 死亡 二 线程的状态和生命周期 1 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 此时它已经有了相应的内存空间和其他资源 并已被初始化 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CPU时间片 此时它已经具备了运行的条件 一旦轮到它来享用CPU资源时 就可以脱离创建它的主线程独立开始自己的生命周期了 另外 原来处于阻塞状态的线程被解除阻塞后也将进入就绪状态 二 线程的状态和生命周期 3 运行当就绪状态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时 它将自动调用本对象的run 方法 从第一句开始顺序执行 run 方法定义了这一类线程的操作和功能 二 线程的状态和生命周期 4 阻塞一个正在执行的线程如果在某些特殊情况下 如被人为挂起或需要执行费时的输入输出操作时 将让出CPU并暂时中止自己的执行 进入阻塞状态 阻塞时它不能进入排列队列 只有当引起阻塞的原因被消除时 线程才可以转入就绪状态 重新进到线程队列中排队等待CPU资源 以便从原来终止处开始继续执行 二 线程的状态和生命周期 5 死亡处于死亡状态的线程不具有继续运行的能力 线程死亡的原因有两个 一个是正常运行的线程完成了它的全部工作 即执行完了run 方法的最后一个语句并退出 另一个是线程被提前强制性地终止 如通过执行stop 方法或destroy 终止线程 二 线程调度与优先级 二 线程调度与优先级 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 如果线程具有相同的优先级 则按 先来先服务 的原则调度 二 线程调度与优先级 问题 如果高优先级抢占了低优先级的线程后 一直占据CPU 低优先级的线程如何获得控制权 有两个方法可以改变这种现象 一是调用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 二是调用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 三 多线程并发程序 二 线程组 ThreadGroup 二 守护线程 Deamon 三 多线程并发程序 线程同步 在多线程的程序中 当多个线程并发执行时 由于线程的相对执行顺序是不确定的 当多个并发线程需要共享程序的代码区域和数据区域时 由于各线程的执行顺序是不确定的 因此执行的结果就带有不确定性 这就要求线程同步例子 MultiThread java 三 多线程并发程序 线程同步 临界区和线程同步在多线程程序设计中 我们将程序中那些不能被多个线程并发执行的代码段称为临界区 当某个线程已处于临界区时 其他的线程就不允许再进入临界区 实现方法 则是在共享代码之前加入synchronized段 把共享代码包含在synchronized段中 格式如下 synchronized objectname statement其中 objectname用于指出该临界区的监控对象 是可选项 statem