第七章Java的多線程程序設(shè)計

1、第七章第七章 JavaJava的多線程程序設(shè)計的多線程程序設(shè)計 7.1 7.1 線程的概念線程的概念7.1.1 7.1.1 進程和線程進程和線程 進程是一個具有一定獨立功能的程序在一個數(shù)據(jù)進程是一個具有一定獨立功能的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的一次動態(tài)執(zhí)行過程。進程是存儲器、外設(shè)集合上的一次動態(tài)執(zhí)行過程。進程是存儲器、外設(shè)等資源的分配單位。也是處理器的調(diào)度對象。等資源的分配單位。也是處理器的調(diào)度對象。 但每個進程有自己獨立的內(nèi)存空間和資源，進程但每個進程有自己獨立的內(nèi)存空間和資源，進程之間不會共享系統(tǒng)資源。之間不會共享系統(tǒng)資源。線程就是比進程更小的運行單位，一個進程可以線程就是比進程更小的運行單位，

2、一個進程可以被劃分成多個線程。在一個支持線程的系統(tǒng)中，線被劃分成多個線程。在一個支持線程的系統(tǒng)中，線程是處理器的調(diào)度對象。程是處理器的調(diào)度對象。一個進程中的線程共享進程的資源。線程之間的通一個進程中的線程共享進程的資源。線程之間的通信要比進程之間的通信方便。信要比進程之間的通信方便。7.1.2線程和多任務(wù)線程和多任務(wù)(multi task) 多任務(wù)是指在系統(tǒng)中可以同時運行多個程序，如果多任務(wù)是指在系統(tǒng)中可以同時運行多個程序，如果只有一個處理器，在每一時刻只有一個進程的一條指只有一個處理器，在每一時刻只有一個進程的一條指令被執(zhí)行?？梢允惯@些任務(wù)交替執(zhí)行，由于間隔的時令被執(zhí)行?？梢允惯@些任務(wù)交替執(zhí)

3、行，由于間隔的時間短，這些程序看上去好像在同時運行。間短，這些程序看上去好像在同時運行。 如果將進程再劃分成進線程，每個線程輪流占用處如果將進程再劃分成進線程，每個線程輪流占用處理器，可以減少并發(fā)控制的時間理器，可以減少并發(fā)控制的時間 。 windows98/NT/2000操作系統(tǒng)就是將進程劃分為線程操作系統(tǒng)就是將進程劃分為線程來支持多任務(wù)的并發(fā)處理。來支持多任務(wù)的并發(fā)處理。7.1.3 Java對多線程的支持對多線程的支持Java通過對通過對Thread類的繼承或?qū)︻惖睦^承或?qū)unnable接口的實接口的實現(xiàn)，實現(xiàn)多線程編程?，F(xiàn)，實現(xiàn)多線程編程。7.2 7.2 線程的創(chuàng)建線程的創(chuàng)建 為了將進

4、程劃分成線程，要在程序中創(chuàng)建多個線程對為了將進程劃分成線程，要在程序中創(chuàng)建多個線程對象。象。ThreadThread類用來創(chuàng)建和控制線程。一個線程要從類用來創(chuàng)建和控制線程。一個線程要從runrun方方法開始執(zhí)行，法開始執(zhí)行，runrun方法的聲明在方法的聲明在java.lang.java.lang.RunnableRunnable接接口中。口中。每個程序至少有一個主線程每個程序至少有一個主線程。 7.2.1 7.2.1 RunnableRunnable接口接口 在在RunnableRunnable中，只聲明了一個方法中，只聲明了一個方法runrun public void run( ); pu

5、blic void run( ); 已實現(xiàn)的已實現(xiàn)的runrun方法稱為該對象的線程體。方法稱為該對象的線程體。 在創(chuàng)建并啟動了一個線程后，在創(chuàng)建并啟動了一個線程后，runrun方法被系統(tǒng)自動調(diào)方法被系統(tǒng)自動調(diào)用。用。7.2.2 7.2.2 ThreadThread類類在在ThreadThread類中，類中，runrun方法被實現(xiàn)為空方法。方法被實現(xiàn)為空方法。ThreadThread類類的聲明格式如下：的聲明格式如下：public class Thread extends Object implements public class Thread extends Object implemen

6、ts RunnableRunnableThreadThread中的方法如下：中的方法如下： 構(gòu)造方法構(gòu)造方法public Thread( );public Thread(String name)public Thread(Runnale target)public Thread(Runnable target, String name)public Thread(ThreadGroup group, Runnable target)public Thread(ThreadGroup group, String name)public Thread(ThreadGroup group, Runn

7、able target, String name)其中：其中：name是線程名是線程名; target是執(zhí)行線體的目標對象，它必須實現(xiàn)是執(zhí)行線體的目標對象，它必須實現(xiàn) Runnable的的run方法；方法； group是線程所屬的線程組的名字。是線程所屬的線程組的名字。Thread的成員方法的成員方法public final String getName( ) /返回線程名返回線程名public final void setName(String name) /將線程的名字設(shè)置為將線程的名字設(shè)置為namepublic void start( ) /啟動已創(chuàng)建的線程對象啟動已創(chuàng)建的線程對象pub

8、lic final Boolean isAlive( )/線程是否已啟動線程是否已啟動public final ThreadGroup getThreadGroup( ) /返回線程所屬的線程組返回線程所屬的線程組public String toString( ) /以字符串的形式得到線程的以字符串的形式得到線程的 /名字、優(yōu)先級和所屬的線程組等信息名字、優(yōu)先級和所屬的線程組等信息 Thread的靜態(tài)成員方法的靜態(tài)成員方法public static Thread currentThread( ) /返回當前正在執(zhí)行的線程對象返回當前正在執(zhí)行的線程對象public static int acti

9、veCount( ) /返回當前線程組的活動線程個數(shù)返回當前線程組的活動線程個數(shù)public static int enumerate( Thread tarray)/將當前線程組中的活動線程，將當前線程組中的活動線程，/包括子線程復(fù)制到數(shù)組包括子線程復(fù)制到數(shù)組tarray中中 7.2.37.2.3創(chuàng)建線程的方法創(chuàng)建線程的方法繼承繼承ThreadThread方法創(chuàng)建線程方法創(chuàng)建線程 從從ThreadThread類派生出子類，在此子類中覆蓋類派生出子類，在此子類中覆蓋ThreadThread的的runrun方法。方法。實現(xiàn)實現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建線程接口創(chuàng)建線程創(chuàng)建類實現(xiàn)接口創(chuàng)建類實現(xiàn)接口R

10、unnable的的run方法，以此類的對方法，以此類的對象為目標對象，創(chuàng)建了線程對象。象為目標對象，創(chuàng)建了線程對象。7.3 7.3 線程的狀態(tài)與控制線程的狀態(tài)與控制每個線程都存在一個從創(chuàng)建、運行到消亡的生命每個線程都存在一個從創(chuàng)建、運行到消亡的生命周期。周期。在生命周期中，一個線程具有創(chuàng)建、可運行、運在生命周期中，一個線程具有創(chuàng)建、可運行、運行中、阻塞和死亡五種狀態(tài)。行中、阻塞和死亡五種狀態(tài)。ThreadThread類中的方法可以改變線程的狀態(tài)。類中的方法可以改變線程的狀態(tài)。 7.3.1線程的狀態(tài)線程的狀態(tài)1. 創(chuàng)建狀態(tài)創(chuàng)建狀態(tài)(new thread) 2. 可運行狀態(tài)（可運行狀態(tài)（runna

11、ble）3. 運行中狀態(tài)（運行中狀態(tài)（running）4. 阻塞狀態(tài)（阻塞狀態(tài)（Not runnable） 5. 死亡狀態(tài)死亡狀態(tài)(dead)方法方法isAlive用來返回線程的狀態(tài)。如果此方法返回用來返回線程的狀態(tài)。如果此方法返回true，線程處于線程處于、或或Not runnable這幾種狀態(tài)之一。這幾種狀態(tài)之一。如果此方法的返回如果此方法的返回false，線程處于線程處于new thread或或dead狀態(tài)。狀態(tài)。7.3.2對線程狀態(tài)的控制對線程狀態(tài)的控制使線程進入睡眠的使線程進入睡眠的sleep方法方法public static void sleep(long millis) thro

12、ws InterruptedException其中其中millis是指定的睡眠時間。是指定的睡眠時間。暫停線程的暫停線程的yield方法方法public static void yield( )yield方法暫停線程的執(zhí)行。方法暫停線程的執(zhí)行。 join方法方法public final void join( ) throws InterruptedExceptionpublic final void join(long millis) throws InterruptedExceptionjoin方法使本線程暫停執(zhí)行，直到調(diào)用該方法的線程執(zhí)方法使本線程暫停執(zhí)行，直到調(diào)用該方法的線程執(zhí)行結(jié)束后再

13、繼續(xù)執(zhí)行本線程。行結(jié)束后再繼續(xù)執(zhí)行本線程。wait和和notify(notifyall)方法方法 這幾個方法在這幾個方法在java.lang.Object中。中。 wait方法使當前線程進入阻塞狀態(tài)，方法使當前線程進入阻塞狀態(tài)，notify(notifyall)方方法喚醒等待隊列中的其它線程，使它們進入可運行狀法喚醒等待隊列中的其它線程，使它們進入可運行狀態(tài)態(tài) 和中斷線程有關(guān)的方法和中斷線程有關(guān)的方法 public void interrupt( ) public void boolean isInterrupted( ) public statick void boolean interru

14、pted( ) 方法方法interrupt為線程設(shè)置一個中斷標記，當為線程設(shè)置一個中斷標記，當run方法方法運行時，用運行時，用isInterrupted方法檢測此標記。方法檢測此標記。 靜態(tài)方法靜態(tài)方法interrupted檢測線程是否被中斷，如果是檢測線程是否被中斷，如果是則清除中斷標記并返回則清除中斷標記并返回true。7.4 線程的優(yōu)先級和調(diào)度線程的優(yōu)先級和調(diào)度7.4.1線程的優(yōu)先級線程的優(yōu)先級線程的優(yōu)先級用整數(shù)線程的優(yōu)先級用整數(shù)110表示。最低和最高的優(yōu)先級表示。最低和最高的優(yōu)先級是是1和和10。默認的優(yōu)先級為。默認的優(yōu)先級為5。也可用。也可用Thread類的公用類的公用靜態(tài)常量表示

15、。靜態(tài)常量表示。 public static final int NORM_PRIORITY=5 public static final int MIN_PRIORITY=1 public static final int MAX_PRIORITY=10方法方法getPriority用于獲得線程優(yōu)先級用于獲得線程優(yōu)先級public final int getPriority( )方法方法setPriority用于設(shè)置線程優(yōu)先級：用于設(shè)置線程優(yōu)先級： public final setPriority(int newPriority)7.4.2線程的調(diào)度線程的調(diào)度線程的調(diào)度是負責線程排隊以及線程的

16、調(diào)度是負責線程排隊以及CPU在線程之在線程之間的分配。被選中的線程獲得處理器進入運行狀間的分配。被選中的線程獲得處理器進入運行狀態(tài)。態(tài)。線程的調(diào)度采用占先原則。線程的調(diào)度采用占先原則。對于優(yōu)先級相同的線程，有分時和獨占兩種調(diào)對于優(yōu)先級相同的線程，有分時和獨占兩種調(diào)度方式。度方式。7.5 線程組線程組7.5.1線程組線程組線程組把多個線程集合為一個對象。線程組把多個線程集合為一個對象。java.lang包中的包中的ThreadGroup類實現(xiàn)了線程組的創(chuàng)類實現(xiàn)了線程組的創(chuàng)建和對線程組的操作。對線程組的操作就是對線程建和對線程組的操作。對線程組的操作就是對線程組中的所有線程的操作。組中的所有線程的

17、操作。線程組可以形成樹形結(jié)構(gòu)。在線程組可以形成樹形結(jié)構(gòu)。在java應(yīng)用程序中，最應(yīng)用程序中，最高層的組就是高層的組就是main線程組。線程組。7.5.2 ThreadGroup類類 ThreadGroup的構(gòu)造函數(shù)的構(gòu)造函數(shù)public ThreadGroup(String name)創(chuàng)建一個名字為創(chuàng)建一個名字為name的線程組。的線程組。public ThreadGroup(ThreadGroup parent,String name)在線程組在線程組parent中創(chuàng)建一個線程組中創(chuàng)建一個線程組name。ThreadGroup的方法的方法public final String getName

18、( ) 返回線程組的名返回線程組的名public final ThreadGroup getParent( ) 返回線程組的父線程組返回線程組的父線程組public int activeCount( ) 返回當前線程組中活動線程的個數(shù)返回當前線程組中活動線程的個數(shù)public int enumerate(Thread list )public int enumerate(ThreadGroup list )將當前線程組中的活動線程復(fù)制到線程數(shù)組或線程組數(shù)組中將當前線程組中的活動線程復(fù)制到線程數(shù)組或線程組數(shù)組中public int enumerate(Thread list ,boolean r

19、ecurse)public int enumerate(ThreadGroup list ,boolean recurse)將當前線程組中的活動線程（包括子線程中的）復(fù)制到線程數(shù)組將當前線程組中的活動線程（包括子線程中的）復(fù)制到線程數(shù)組或線程組數(shù)組中或線程組數(shù)組中7.6線程的同步線程的同步7.6.1線程的同步機制線程的同步機制當多個線程對共同的數(shù)據(jù)進行操作時會產(chǎn)生一些問題。當多個線程對共同的數(shù)據(jù)進行操作時會產(chǎn)生一些問題。Java語言提供了線程的同步控制機制。語言提供了線程的同步控制機制。對共享數(shù)據(jù)的線程的對共享數(shù)據(jù)的線程的“互斥互斥”鎖定：鎖定：對于共享的數(shù)據(jù)對象，在任何時刻只能有一個線程對對于共享的數(shù)據(jù)對象，在任何時刻只能有一個線程對它進行操作。這樣可以保證數(shù)據(jù)的完整和一致。它進行操作。這樣可以保證數(shù)據(jù)的完整和一致。傳送數(shù)據(jù)的線程的同步運行：傳送數(shù)據(jù)的線程的同步運行：為了保證傳送的數(shù)據(jù)能及時正確收到，需要傳送數(shù)據(jù)為了保證傳送的數(shù)據(jù)能及時正確收到，需要傳送數(shù)據(jù)的線程必須同步運行的線程必須同步運行 7.6.2共享數(shù)據(jù)的互斥鎖定共享數(shù)據(jù)的互斥鎖定