JAVA程序员培训定制课程c13.ppt

1、第十三章,线 程,2,本章内容,线程的概念模型 线程的创建和启动 线程的状态控制 临界资源、对象锁和死锁 线程的互斥和同步,3,什么是线程,线程是一个程序内部的顺序控制流。 线程和进程 每个进程都有独立的代码和数据空间(进程上下文)，进程切换的开销大。 线程: 轻量的进程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC)，线程切换的开销小。 多进程: 在操作系统中能同时运行多个任务(程序) 多线程: 在同一应用程序中有多个顺序流同时执行,4,线程的概念模型,虚拟的CPU，由java.lang.Thread类封装和虚拟 CPU所执行的代码，传递给Thread类对象。 CP

2、U所处理的数据，传递给Thread类对象。,代 码,数 据,虚拟CPU,Java线程模型,5,线程体,Java的线程是通过java.lang.Thread类来实现的。 每个线程都是通过某个特定Thread对象所对应的方法run( )来完成其操作的，方法run( )称为线程体。,6,创建线程 -通过实现Runnable接口,public class TestThread1 public static void main(String args) Runner1 r = new Runner1(); Thread t = new Thread(r); t.start(); class Runner

3、1 implements Runnable public void run() for(int i=0; i30; i+) System.out.println(No. + i); ,7,多线程,Java中引入线程机制的目的在于实现多线程 可以使用同一个Runnable接口(的实现类)类型的实例构造多个线程 多线程之间可以共享代码和数据 举例 Thread t1 = new Thread(r); Thread t2 = new Thread(r);,8,多线程举例,public class TestThread2 public static void main(String args) Run

4、ner2 r = new Runner2(); Thread t1 = new Thread(r); Thread t2 = new Thread(r); t1.start(); t2.start(); class Runner2 implements Runnable public void run() for(int i=0; i30; i+) System.out.println(No. + i); ,9,多线程共享数据和代码,class MyRunner implements Runnable class YourRunner implements Runnable MyRunner

5、m = new MyRunner(); YourRunner y1 = new YourRunner(); YourRunner y2 = new YourRunner(); Thread t1 = new Thread(m); Thread t2 = new Thread(y1); Thread t3 = new Thread(y2); Thread t4 = new Thread(y2);,10,启动线程,使用start() 方法启动线程 启动线程是使线程进入到可运行(runnable)状态，并不一定立即开始执行该线程 public class TestThread1 public sta

6、tic void main(String args) Runner1 r = new Runner1(); Thread t = new Thread(r); t.start(); ,11,线程状态转换(Thread Scheduling),12,线程状态转换举例,public class TestThread3 public static void main(String args) Runner3 r = new Runner3(); Thread t = new Thread(r); t.start(); class Runner3 implements Runnable public

7、void run() for(int i=0; i30; i+) if(i%10=0 ,13,终止线程控制举例,public class TestThread4 public static void main(String args) Runner4 r = new Runner4(); Thread t = new Thread(r); t.start(); for(int i=0;i0) System.out.println(in thread main i= + i); System.out.println(Thread main is over); r.shutDown(); clas

8、s Runner4 implements Runnable private boolean flag=true; public void run() int i = 0; while (flag=true) System.out.print( + i+); public void shutDown() flag = false; ,14,线程控制基本方法,15,join方法用法举例,public class TestThread5 public static void main(String args) Runner5 r = new Runner5(); Thread t = new Thr

9、ead(r); t.start(); try t.join(); catch(InterruptedException e) for(int i=0;i50;i+) System.out.println(主线程: + i); class Runner5 implements Runnable public void run() for(int i=0;i50;i+) System.out.println(SubThread: + i); ,16,创建线程的第二种方式 -继承Thread类,public class TestThread6 public static void main(Stri

10、ng args) Thread t = new Runner6(); t.start(); class Runner6 extends Thread public void run() for(int i=0;i50;i+) System.out.println(SubThread: + i); ,17,两种创建线程方法的比较,使用Runnable接口 可以将CPU，代码和数据分开，形成清晰的模型; 还可以从其他类继承; 保持程序风格的一致性。 直接继承Thread类 不能再从其他类继承; 编写简单，可以直接操纵线程，无需使用Thread.currentThread()。,18,Ex1,分析并

11、运行M13-6页的例子，体会通过实现Runnable接口创建线程的过程； 细化M13-16页程序，体会并实现通过继承Thread类创建线程，并要求实现下述输出结果：连续输出26个大写字母A Z ；,19,线程的调度,Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程。线程调度器按照线程的优先级决定应调度哪些线程来执行。 setPriority(int)方法设置优先级 多数线程的调度是抢先式的。 时间片方式 非时间片方式,20,下面几种情况下，当前线程会放弃CPU: 线程调用了yield()，suspend()或sleep()方法主动放弃； 由于当前线程进行I/O访问，外存读写，

12、等待用户输入等操作，导致线程阻塞； 为等候一个条件变量，线程调用wait（）方法； 抢先式系统下，有高优先级的线程参与调度；时间片方式下，当前时间片用完，有同优先级的线程参与调度。,线程的调度,21,线程的优先级,线程的优先级用数字来表示，范围从1到10，一个线程的缺省优先级是5 Thread.MIN_PRIORITY = 1 Thread.MAX_PRIORITY = 10 Thread.NORM_PRIORITY = 5 使用下述线方法获得或设置线程对象的优先级 int getPriority(); void setPriority(int newPriority);,22,临界资源问题(

13、1),class Stack int idx=0; char data = new char6; public void push(char c) dataidx = c; idx+; public char pop() idx-; return dataidx; 两个线程A和B在同时操纵Stack类的同一个实例(堆栈)，A正在往堆栈里push一个数据，B则要从堆栈中pop一个数据。,23,1. 操作之前 data = | a | b | | | | | idx=2 2.A执行push中的第一个语句，将c推入堆栈； data = | a | b | c | | | | idx=2 3.A还未执

14、行idx+语句，A的执行被B中断，B执行pop方法，返回b： data = | a | b | c | | | | idx=1 4.A继续执行push的第二个语句： data = | a | b | c | | | | idx=2 最后的结果相当于c没有入栈,产生这种问题的原因在于对共享数据访问的操作的不完整性。,临界资源问题(2),24,在Java语言中，引入了对象互斥锁的概念，来保证共享数据操作的完整性。 每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记，这个标记用来保证在任一时刻，只能有一个线程访问该对象。 关键字synchronized 来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchroniz

15、ed修饰时，表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问。,互斥锁,25,关键字Synchronized用法举例,public void push(char c) synchronized(this) dataidx=c; idx+; public char pop() synchronized(this) idx-; return dataidx; ,26,关键字Synchronized,synchronized 除了象上面放在对象前面限制一段代码的执行外，还可以放在方法声明中，表示整个方法为同步方法。 public synchronized void push(char c) 如果synchro

16、nized用在类声明中，则表明该类中的所有方法都是synchronized的。 public synchronized class Stack ,27,实现多线程的同步,class SyncStack /支持多线程同步操作的堆栈的实现 private int index = 0; private char data = new char6; public synchronized void push(char c) while(index = data.length) try this.wait(); catch(InterruptedException e) this.notify(); d

17、ataindex = c; index+; public synchronized char pop() while(index =0) try this.wait(); catch(InterruptedException e) this.notify(); index-; return dataindex; ,28,生产者-消费者问题(1),生产者： class Producer implements Runnable SyncStack stack; public Producer(SyncStack s) stack = s; public void run() for(int i=0

18、; i20; i+) char c =(char)(Math.random()*26+A); stack.push(c); System.out.println(生产：+c); try Thread.sleep(int)(Math.random()*100); catch(InterruptedException e) ,29,消费者： class Consumer implements Runnable SyncStack stack; public Consumer(SyncStack s) stack = s; public void run() for(int i=0;i20;i+) char c = stack.pop(); System.out.println(消费: +c); try Thread.sleep(int)(Math.random()*1000); catch(InterruptedException e) ,生产者-消费者问题(2),30,生产者-消费者问题(3),主程序： public class SyncTest publi