Java程序设计教程（第三版）课件 项目十 多线程

项目十多线程

【项目描述】

在Java中，实现多线程有两种方法，本项目介绍了两种不同的方法实现多线程。在多个线程对同一共享资源进行写操作时可能会引发错误，本项目还演示了使用线程的同步操作来避免这种错误。【任务分解】本项目可分解为以下三个任务：用Thread类实现多线程。用Runnable接口实现多线程。线程的同步与死锁。任务一用Thread类实现多线程【任务描述】任务10-1：利用Thread类实现多线程。模拟两个线程同时数鸭子的过程。【必备知识】1.多线程的概念线程是指可以独立并发执行的程序单元。而多线程是指程序中同时存在的多个执行体，它们按照自己的执行路线并发工作，独立完成各自的功能，互不干扰。2．线程的生命周期线程的生命周期有5个状态：新生状态：对象初始化后就进入新生状态，为其分配内存空间。就绪状态：通过start()方法进入就绪状态，进入线程队列，等待CPU。运行状态：运行自己的run()方法，直到调用其他方法、完成任务、资源阻塞等终止。阻塞状态：就是在运行状态由于资源得不到满足让出CPU，进入阻塞状态。消亡状态：两种情况进入消亡状态。1）正常运行的线程完成了它的工作内容。2）被强制终止，如：调用stop()或destroy()方法。

阻塞解除阻塞事件

start()stop()或destory()调度选中

新生状态就绪状态运行状态阻塞状态消亡状态线程的生命周期3．实现多线程的两种方法

在Java中，创建线程的方法有两种：通过创建Thread类的子类来实现；通过实现Runnable接口的类来实现。

4.继承Thread类来实现多线程[格式10-1通过Thread类实现多线程]class类名extendsThread{

属性；//定义类的属性…

方法；//定义类的方法…publicvoidrun(){//重写Thread类的run()方法

线程主体；}}【解题思路】

任务10-1:1．首先创建一个Thread类的一个子类。2．在子类中实现run()方法。3．在main()方法中调用start()方法。重温任务：任务10-1：利用Thread类实现多线程。模拟两个线程同时数鸭子的过程。

【任务透析】packagecom;classShuYaZiThreadextendsThread{ privateStringname; publicShuYaZiThread(Stringname){ =name; } publicvoidrun(){ for(inti=0;i<=10;i++){ System.out.println(name+"：第"+i+"只鸭子"); try{ Thread.sleep(500);

}catch(InterruptedExceptione){ e.printStackTrace();

}

} } }

publicclassThreadDemo10_1Test{ publicstaticvoidmain(String[]args){

ShuYaZiThreadmt1=newShuYaZiThread("王文轩");

ShuYaZiThreadmt2=newShuYaZiThread("孙桐桐");

mt1.start();

mt2.start();

}}本任务案例中，两个对象mt1和mt2分别调用了start()方法启动了两个线程。start()方法的调用并不是立即执行多线程代码，而是使得线程变为就状行态，什么时候运行是由操作系统调度的。

图10.2任务10-1的运行结果【课堂提问】进程和线程的区别是什么?线程的生命周期有哪几种状态，这几种状态间是如何转换的?启动多线程的应该调用什么方法?【现场演练】模仿任务10-1，利用Thread类实现多线程，模拟3个人同时派发招生简章的情形，假设每人要派发100份。任务二

用Runnable接口实现多线程【任务描述】任务10-2：利用Runnable接口实现多线程。模拟两个线程同时数鸭子的过程。【必备知识】1．利用接口Runnable来实现多线程

接口Runnable中的方法：通过Runnable接口实现多线程的语法格式如下：[格式10-2通过Runnable接口实现多线程]class类名implementsRunnable{

属性；//定义类的属性…

方法；//定义类的方法…publicvoidrun(){//重写Runnable接口中的run()方法

线程主体；}}线程的几个重要方法：sleep(longmillis):让一个线程进入休眠状态，即使程序的执行暂停一段指定的时间。单位为毫秒。setName(Stringname):设置线程名字。getName():返回线程的名字。currentThread()：返回当前的线程，返回类型为Thread。isAlive():判断线程是否处在动行状态，如果是返回true,否则返回false。yield():将目前正在执行的线程暂停。【解题思路】

任务10-2:1．设计一个实现接口Runnable的类。2．重写线程的run()方法。3．创建一个该类的对象。4．以此对象为参数建立Thread类对象。5．Thread对象调用start()方法。

【任务透析】//任务10-2源程序：ThreadDemo10_2Test.javapackagecom;classShuYaZiThreadimplementsRunnable{privateStringname;publicShuYaZiThread(Stringname){=name; }

publicvoidrun(){for(inti=0;i<=10;i++){System.out.println(name+"：第"+i+"只鸭子");try{ Thread.sleep(500);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}} }}publicclassThreadDemo10_2Test{publicstaticvoidmain(String[]args){ShuYaZiThreadmt1=newShuYaZiThread("王文轩");ShuYaZiThreadmt2=newShuYaZiThread("孙桐桐");Threadt1=newThread(mt1);Threadt2=newThread(mt2);t1.start();t2.start();

}}图10.3任务10-2的运行结果

本任务案例中，ShuYaZiThread类通过实现Runnable接口，使得该类有了多线程类的特征。run（）方法是多线程的一个约定，所有的多线程代码都在run方法里面。不管是继承Thread类还是实现Runnable接口来实现多线程，启动多线程仍然是使用Thread类的start()方法，因此使用了Thread类的构造方法publicThread(Runnabletarget),接收了Runnable的子类实例对象。

【课堂提问】在Java中有几种实现多线程的方法?继承Thread类和实现Runnable接口的区别是什么?线程的主体方法是什么?

【现场演练】

模仿任务10-2，利用Runnable接口实现多线程，模拟3个人同时派发招生简章的情形，假设每人要派发100份。任务三

线程的同步与死锁【任务描述】任务10-3-1:某商家十周年店庆，免费赠送100份礼品，前100名申请的用户可获得赠品。假设没有限制每个账号索取的份数，并假定当前有4个用户正在同时申请赠品。本任务通过使用线程同步代码块来避免赠品出现负数的这种错误。任务10-3-2:多个线程对同一共享资源进行写操作时可能引发错误。本任务通过使用线程同步方法块来避免赠品出现负数的这种错误。【必备知识】1．多线程资源共享安全问题

多个线程同时操作一个对象，则此对象称为共享对象。如果要对共享对象进行写操作，那么在一个线程进行写操作的过程中，为保证结果的正确性，其他线程不能同时对共享资源进行操作的。2．线程的同步操作

线程的同步是保证多线程安全访问共享资源的一种手段，可使用同步代码块和同步方法来实现线程的同步操作。（1）同步代码块：[格式10-3同步代码块]{synchronized(同步对象)

需要同步的代码；}（2）同步方法：[格式10-4同步方法]

synchronized方法返回值

方法名(参数列表){

}

【解题思路】

任务10-3-1:1．创建申请赠品类GetGiftThread，申请赠品这个操作充许多个用户同时进行，该类要实现了多线程。2．当某个线程比较到100份赠品还没送完时（即gift>0）,则可成功申请到赠品，并且赠品数要减1。3．把判断赠品是否为零和申请赠品、赠品数减1操作放到同步代码块中。4．创建主类，创建主方法，在主方法中定义进程对象，创建4个线程并启动。【任务透析】//任务10-3-1源代码：ThreadDemo10_3_1Test.javaclassGetGiftThreadimplementsRunnable{

private

intgift=100;

public

voidrun(){

for(inti=0;i<100;i++){synchronized(this){

if(gift>0){

try{

Thread.sleep(100);

}catch(InterruptedExceptione){

e.printStackTrace();

}

System.out.println("恭喜您成功申请到赠品!");

System.out.println("赠品还剩:"+(--gift)+"份");

}

} } }}

public

classThreadDemo10_3_1Test{

public

static

voidmain(String[]args){ GetGiftThreadgt=newGetGiftThread();//定义线程对象 Threadt1=newThread(gt); Threadt2=newThread(gt); Threadt3=newThread(gt); Threadt4=newThread(gt); t1.start();//启动线程 t2.start(); t3.start(); t4.start(); }}图10.5任务10-3-1ThreadDemo10_3_1Test的运行结果【解题思路】

任务10-3-2:

步骤3改为同步方法实现，其余步骤和任务10-3-1相同。

//任务10-3-2源代码：ThreadDemo10_3_2Test.javaclassGetGiftThreadimplementsRunnable{

private

intgift=100;

public

voidrun(){

for(inti=0;i<100;i++){this.apply();}}

publicsynchronizedvoidapply(){ if(gift>0){

try{ Thread.sleep(100); }catch(InterruptedExceptione){ e.printStackTrace(); } System.out.println("恭喜您成功申