Java程序設計課件10章多線程

《

Java程序設計》課程1、進程和線程的概念主要內容2、多線程的優(yōu)缺點3、線程的創(chuàng)建方式Java程序設計4、線程的狀態(tài)和常用方法《

Java程序設計》課程5、線程的安全問題主要內容6、線程的同步與死鎖7、生產者和消費者模型Java程序設計8、Object類對線程的支持《Java程序設計》課程學習目標能了解進程和線程的概念；能理解多線程的優(yōu)點和缺點；能正確掌握線程的定義的兩種形式；能正確掌握線程的狀態(tài)和常用方法；能正確理解線程中鎖的概念；能正確解決線程同步問題；能理解線程死鎖產生的原因；能理解并掌握生產者和消費者模型；《Java程序設計》課程

10.1進程與線程10.1.1知識準備（1）進程和線程的概念線程的概念來源于計算機的操作系統(tǒng)的進程的概念。進程是一個程序關于某個數據集的一次運行。也就是說，進程是運行中的程序，是程序的一次運行活動。大家可以打開操作系統(tǒng)的“任務管理器”中的進程選項查看系統(tǒng)正在運行的進程。線程就是進程中一個負責程序執(zhí)行的控制單元(執(zhí)行路徑)，一個進程中可以多執(zhí)行路徑，稱之為多線程。一個進程中至少要有一個線程。每一個線程都有自己運行的內容。這個內容可以稱為線程要執(zhí)行的任務。開啟多個線程的目的是為了同時運行多部分代碼。所有的程序員都熟悉順序程序的編寫，如我們編寫求三角形的三條邊長之和的程序就是順序程序。順序程序都有開始、執(zhí)行序列和結束，在程序執(zhí)行的任何時刻，只有一個執(zhí)行點。線程（thread）則是進程中的一個單個的順序控制流。單線程的概念很簡單，如圖10.1所示?！禞ava程序設計》課程

10.1進程與線程多線程（multi-thread）是指在單個的程序內可以同時運行多個不同的線程完成不同的任務，圖10.2說明了一個程序中同時有兩個線程運行。一個線程兩個線程圖10.1單線程程序示意圖

圖10.2多線程程序示意圖有些程序中需要多個控制流并行執(zhí)行。例如以下程序段：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc上面的代碼段中，在單線程中，前一個循環(huán)如果不執(zhí)行完，那么就不可能執(zhí)行第二個循環(huán)。要使兩個循環(huán)同時執(zhí)行，需要編寫多線程的程序。《Java程序設計》課程

10.1進程與線程（2）多線程的優(yōu)缺點如果一能一次只做一件事，并把它做好，那當然不錯。但萬事萬物并非如此，人體一直在并發(fā)地做許多事情。如：人可以并發(fā)地進行呼吸、血液循環(huán)、消化食物等活動，所有感覺器官：視覺、觸覺、嗅覺均能并發(fā)工作。計算機也能并發(fā)工作，個人電腦可以一邊編程，一邊打印，這已經是很平常的事。很多應用程序是用多線程實現的，如360安全衛(wèi)士，我們打開360安全衛(wèi)士后，可以“掃描系統(tǒng)漏洞”，同時也可以“清理系統(tǒng)垃圾文件”，也可以同時掃描病毒和殺毒。這就是典型的多線程應用程序，即看上去在同一時刻，可以運行多個程序，即可以同時做多個事情。注意：多線程的優(yōu)勢主要有：①減輕編寫交互頻繁、涉及面多的程序的困難；②程序的吞吐量會得到改善；③有多個處理器的系統(tǒng),可以并發(fā)運行不同的線程.(否則,任何時刻只有一個線程在運行)。換句話說，多線程最大的優(yōu)勢是：解決了多部分代碼同時運行的問題。但是應用程序的執(zhí)行都是CPU在做著快速的切換完成的。這個切換是隨機的，是由時間片來切換的。即在同一個時間點，只能執(zhí)行一個程序。所以當系統(tǒng)同時開啟多個應用程序后，每個應用程序被切換的概率就下降了，所以效率就下降了?！禞ava程序設計》課程10.2線程的實現10.2.1項目(10-1)描述模擬多線程賣票程序(車票作為共享資源的方式)。10.2.2項目知識準備在JAVA中如果要實現多線程，由兩種方法可以實現:一種是繼承Thread類，另一種就是實現Runnable接口。下面分別介紹這兩種方式的使用?！禞ava程序設計》課程10.2線程的實現（1）繼承Thread類Thread類是java.lang包中定義的，一個類只要繼承了Thread類，則此類就成了多線程操作類。在Thread類的子類中，必須明確地重寫Thread類中的run()方法，此方法為線程的主體，即線程的任務。通過繼承Thread類，實現多線程的語法格式如下所示：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc案例10-1：繼承Thread類實現多線程（一）。（1）先定義Thread線程的子類MyThread..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc在MyThread類中定義了私有的成員變量name，和一個參數的構造方法publicMyThread(Stringname)，并重寫了父類的run()方法；《Java程序設計》課程10.2線程的實現（2）再定義一個功能測試類ThreadTest1，在本類的main()方法中定義2個MyThread類的對象，并調用對象的run()方法，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc（3）測試運行，顯示結果如圖10.3所示：圖10.3案例10-1的運行結果《Java程序設計》課程10.2線程的實現多次執(zhí)行程序后，通過觀察程序的運行結果，發(fā)現程序始終是先執(zhí)行完mt1對象之后再執(zhí)行mt2對象，并沒有出現我們預期的那樣交錯運行，也就是說，此時線程實際上并沒有啟動，還是屬于順序的執(zhí)行方式，那么如何啟動一個線程呢？注意：如果要正確的啟動線程，是不能直接調用run()方法的，而應該是調用從Thread類中繼承而來的start()方法。是的，要想啟動一個線程，則需要執(zhí)行線程對象的start()方法。請看案例10-2案例10-2：繼承Thread類實現多線程（二）。（1）先定義Thread線程的子類MyThread..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc在MyThread類中定義了私有的成員變量name，和一個參數的構造方法publicMyThread(Stringname)，并重寫了父類的run()方法；《Java程序設計》課程10.2線程的實現（2）再定義一個功能測試類ThreadTest2，在本類的main()方法中定義2個MyThread類的對象，并調用對象的run()方法，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc（3）測試運行，顯示結果（可能的結果之一）如圖10.4所示：從程序的運行結果中可以發(fā)現，兩個線程現在是交錯運行的，哪個線程對象搶到了CPU資源，哪個線程就可以運行，所以程序每次的運行結果是不一樣的，在線程啟動時雖然調用的是start()方法，但實際上調用的卻是run()方法。即執(zhí)行的是線程的任務。重點：調用從Thread類中繼承而來的start()方法可以啟動一個線程，并自動運行線程中的run()方法。思考：為什么啟動多線程時需要調用start()方法，而不是直接調用run()方法呢。答:線程的運行需要本機操作系統(tǒng)支持。首先來看一下start()方法在Thread類中的定義?！禞ava程序設計》課程10.2線程的實現通過分析代碼可以得出以下注意點：注意：從以上代碼中可以發(fā)現，在一個類中的start()方法調用時可能會拋出“IllegalThreadStateException”異常，一般在重復調用start()方法時會拋出這個異常。而且實際上此處真正調用的是start0()方法，此方法在聲明處使用了native關鍵字聲明，此關鍵字表示調用本機的操作系統(tǒng)函數，因為多線程的實現需要依靠底層操作系統(tǒng)支持。如果一個類通過繼承Thread類來實現多線程，那么只能調用一次start()方法，如果多次調用，則會拋出“IllegalThreadStateException”異常。案例10-3：重復調用start()方法的案例。（1）先定義Thread線程的子類MyThread

..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc在MyThread類中定義了私有的成員變量name，和一個參數的構造方法publicMyThread(Stringname)，并重寫了父類的run()方法；（2）再定義一個功能測試類ThreadTest3，在本類的main()方法中定義2個MyThread類的對象，并調用對象的run()方法，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc《Java程序設計》課程10.2線程的實現（3）測試運行，顯示結果如圖10.5所示：將會拋出IllegalThreadStateException異常。..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc以上程序錯誤本身并不難理解，只要參照Thread類的定義即可理解。當然，如果一個類只能繼承Thread類才能實現多線程，則必定會受到單繼承局限的影響。所以一般情況下，要想實現多線程還可以通過實現Runnable接口來完成。（2）實現Runnable接口在Java中也可以通過實現Runnable接口的方式實現多線程，Runnable接口中只定義了一個抽象方法：publicvoidrun();使用Runnable接口實現多線程的格式如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc下面就使用此格式進行多線程的實現。繼承Runnable接口實現多線，代碼如下：

..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc《Java程序設計》課程10.2線程的實現以上代碼通過實現Runnable接口實現多線程，但是這樣一來就會有新的問題產生，從之前的代碼可以清楚地知道，要想啟動一個多線程必須要使用start()方法來完成，如果繼承了Thread類，則可以直接從Thread類中使用start()方法，但是現在實現的是Runnable接口，那么該如何啟動多線程呢？實際上，此時還是要依靠Thread類完成啟動，在Thread類中提供了publicThread(Runnabletarget)和publicThread(Runnabletarget,Stringname)兩個構造方法。這兩個構造方法都可以接收Runnable的子類實例對象，所以就可以通過此知識點來啟動多線程，具體代碼請看案例10-4。案例10-4：使用Runnable接口和Thread類配合，開啟多線程。（1）先定義實現Runnable接口的子類MyThread

..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc在MyThread類中定義了私有的成員變量name，和一個參數的構造方法publicMyThread(Stringname)，并重寫了Runnable接口中的run()方法；《Java程序設計》課程10.2線程的實現（2）再定義一個功能測試類RunnableTest1，在本類的main()方法中定義2個MyThread類的對象，并定義了2個Thread類的實例，并調用該實例對象的run()方法，代碼如下：

..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc注意：Threadt1=newThread(mt1)；此代碼是將Thread對象t1與Runnable接口實現類的對象mt1相關聯的關鍵語句。這就意味著：t1.start();語句執(zhí)行后，t1線程就運行起來了，t1就自動調用mt1對象中run()方法，而不是執(zhí)行t1中默認的（即來自Thread類本身的）run()方法。（3）測試運行，顯示結果(可能結果之一)如圖10.6所示。圖10.6案例10-4的運行結果《Java程序設計》課程10.2線程的實現重點：從以上兩種實現可以發(fā)現，無論使用哪種方式，最終都必須依靠Thread類才能啟動多線程。（3）Thread類和Runnable接口的比較通過Thread類和Runnable接口都可以實現多線程，那么兩者有哪些聯系和區(qū)別呢？下面觀察Thread類的定義。..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc從Thread類的定義可以清楚地發(fā)現，Thread類也是Runnable接口的子類，但是在Thread類中并沒有完全地實現Runnable接口中的run()方法，下面是Thread類的部分定義。從上面的定義中可以發(fā)現，在Thread類中的run()方法調用的是Runnable接口中的run()方法，也就是說此方法是由Runnable子類完成的，所以如果通過繼承Thread類實現多線程，則必須重寫run()方法。實際上Thread類和Runnable接口之間在使用上也是有區(qū)別的，如果一個類繼承Thread類，則不適合用于多個線程共享資源的情況，而實現了Runnable接口，就可以方便地實現資源的共享。案例10-5：賣票程序，用來演示通過繼承Thread類，多線程之間不能共享資源。（1）先定義繼承Thread父類的子類MyThread..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc《Java程序設計》課程10.2線程的實現在MyThread類中定義了私有的成員變量ticket，表示當前還剩余的票數，，并重寫了父類中的run()方法；（2）再定義一個功能測試類ThreadTest4，在本類的main()方法中定義3個MyThread類的對象，并調用實例對象的start()方法，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc（3）測試運行，顯示結果如圖10.7所示。圖10.7案例1-5的運行結果《Java程序設計》課程10.2線程的實現以上程序通過Thread類實現多線程，程序中啟動了3個線程，但是這3個線程卻分別賣了各自的5張票，并沒有達到資源共享的目的。注意：為什么會出現這種情況呢？其原因是mt1,mt2,mt3是MyThread類的實例對象，所以每個實例對象都有自己的一份實例變量ticket。《Java程序設計》課程10.2線程的實現10.2.3項目實施項目10-1：模擬多線程賣票程序(車票作為共享資源的方式)。（1）分析通過分析題目可以用以下幾個步驟實現本項目：①定義實現Runnable接口的MyThread類，在類中定義屬性、構造方法，并重寫Runnable接口的run()方法；②定義測試類RunnableTest2，測試程序的運行結果。（2）編碼：①定義實現Runnable接口的MyThread類，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc②定義測試類RunnableTest2，測試程序的運行結果，代碼如下:..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc重點：Threadt1=newThread(mt,"線程A");//實例化線程對象。在t1線程的構造方法中，第一個參數是實現了Runnable接口的類的實例對象，第二個參數是線程的名字。在線程功能類MyThread類的run()方法中，可以通過Thread.currentThread().getName()這個方法來得到當前線程的名字?！禞ava程序設計》課程10.2線程的實現（3）調試運行，顯示結果該程序的運行結果如圖10.8所示：圖10.8項目10-1的運行結果從程序的運行結果可以清楚地發(fā)現，雖然啟動了3個線程，但是每個線程一共只賣了5張車票，即線程功能類中的ticket屬性被所有的線程對象共享?？梢姡簩崿FRunnable接口相對于繼承Thread類來說，有如下顯著的優(yōu)勢：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc《Java程序設計》課程10.2線程的實現注意：實現Runnable接口相對于繼承Thread類，實現多線程的優(yōu)勢：（1）適合多個相同程序代碼的線程去處理同一資源的情況。（2）可以避免由于Java的單繼承特性帶來的局限。（3）增強了程序的健壯性，代碼能夠被多個線程共享，代碼與數據是獨立的。所以，在開發(fā)中建議大家使用Runnable接口實現多線程，本書后面的例子也都采用Runnable接口的方式實現多線程操作?！禞ava程序設計》課程10.2線程的實現10.2.4能力拓展（1）選擇題①假設已經編好了一個線程類MyThread，要在main()中啟動該線程，需使用以下哪個方法（

）A．newMyThread();B．MyThreadmyThread=newMyThread();myThread.start();C．MyThreadmyThread=newMyThread();myThread.run();D．newMyThread.start();②編寫線程類，要繼承的父類是（

）A．ObjectB．RunnableC．SerializableD．Thread③編寫線程類，可以通過實現那個接口來實現（

）A：RunnableB：ThrowableC：SerializableD：Comparable④以下方法用于定義線程執(zhí)行體的是（

）A．start()B．init()C．run()D．main()B

DAC《Java程序設計》課程10.2線程的實現（2）填空題①在Java語言中，定義線程類可以通過繼承（

）類來實現。②在Java語言中，定義線程功能類可以通過實現（

）接口來實現。③線程的主體功能的實現，是通過重寫Thread類的（

）方法，或者通過重寫RunnableJ接口中的（

）方法來完成的。（3）編程①編程實現本課中的案例10-1至10-5的功能，并運行測試。②編程實現用多線程的方式模擬賣車票的功能，假設票數為20張，有5個電話同時搶票。③編程實現本節(jié)課中的項目10-1中的功能，并運行測試。ThreadRunnablerun()run()《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法10.3.1項目(10-2)描述測試線程的優(yōu)先級。10.3.2項目知識準備（1）線程的狀態(tài)要想實現多線程，必須在主線程中創(chuàng)建新的線程對象。任何線程一般具有5種狀態(tài)，這5種狀態(tài)分別是創(chuàng)建狀態(tài)、就緒狀態(tài)、運行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)、終止狀態(tài)。線程狀態(tài)的轉換與方法之間的關系可以用圖10.9來表示：圖10.9線程狀態(tài)轉換圖《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法①創(chuàng)建狀態(tài)在程序中使用構造方法創(chuàng)建了一個線程對象后，新的線程對象便處于新建狀態(tài)，此時，它已經有了相應的內存空間和其他資源，但還處于不可運行狀態(tài)。新建一個線程對象可以采用Thread類的構造方法來實現，比如“Threadt=newThread();”。②就緒狀態(tài)新建線程對象后，如果調用了該線程對象的start()方法后，則該線程就啟動了，當線程啟動時，線程就進入了就緒狀態(tài)。此時，線程就進入了線程隊列排隊，等待CPU的調度，這表明線程具備了運行條件。③運行狀態(tài)當就緒狀態(tài)的線程被調用并獲得處理器的調度時，線程就進入了運行狀態(tài)。此時，系統(tǒng)會自動調用該線程對象的run()方法，run()方法中定義了該線程的操作和功能?！禞ava程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法④阻塞狀態(tài)一個正在運行的線程在某些特殊情況下，如被人為掛起或需要執(zhí)行耗時的輸入/輸出操作時，就讓出CPU并暫時中止自己的執(zhí)行，進入阻塞狀態(tài)。在可執(zhí)行狀態(tài)下，如果調用sleep()、suspend()、wait()等方法，線程都將進入阻塞狀態(tài)。阻塞時，線程不鞥你進入排隊隊列，只有當引起阻塞的原因被消除后，線程才可以進入就緒狀態(tài)，等待CPU的召喚。⑤終止狀態(tài)終止狀態(tài)，也成為死亡狀態(tài)。線程調用stop()方法時或run()方法執(zhí)行結束后，線程即處于終止狀態(tài)。處于終止狀態(tài)的線程不具有繼續(xù)運行的能力?！禞ava程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法（2）線程操作的常用方法通過前面的講解，可以發(fā)現在Java實現多線程的程序中，雖然Thread類實現了Runnable接口，但是操作線程的主要方法并不在Runnable接口中，而是在Thread類中，表10-1列出了Thread類中的常用方法。下面介紹一下常用的線程操作方法。①取得和設置線程名稱在Thread類中可以通過getName()方法取得線程的名稱，還可以通過setName()方法設置線程的名稱。線程的名稱一般在啟動線程前設置，但也允許為已經運行的線程設置名稱。允許兩個Thread對象有相同的名稱，但應該盡量避免出現這樣的情況發(fā)生。注意：如果沒有設置線程的名稱，系統(tǒng)會為其自動分配名稱。在線程操作中，如果沒有為一個線程指定一個名稱，則系統(tǒng)在使用時會為線程分配一個名稱，名稱的格式為Thread-Xx?！禞ava程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法案例10-6：取得和設置線程的名稱。（1）先定義一個實現Runnable接口的線程功能類MyThread，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc在MyThread類中重寫了Runnable接口中的run()，并在run()方法中調用了Thread.currentThread()方法得到了當前正在運行的線程，并調用了該線程對象的getName()方法獲取了線程對象的名稱。（2）編寫測試類ThreadNameTest類，測試程序運行效果。測試類代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc（3）測試運行，顯示結果如圖10.10所示：《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法圖10.10案例10-6的運行結果從程序的運行結果中可以發(fā)現，沒有設置線程名稱的3個線程的名稱都是很有規(guī)律的，分別為Thread-0、Thread-1、Thread-2。下面再來觀察一下案例10-7這個例子?！禞ava程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法案例10-7：測試當前線程的名稱。（1）先定義一個實現Runnable接口的線程功能類MyThread，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc在MyThread類中重寫了Runnable接口中的run()，并在run()方法中調用了Thread.currentThread()方法得到了當前正在運行的線程，并調用了該線程對象的getName()方法獲取了線程對象的名稱。（2）編寫測試類ThreadNameTest2類，測試程序運行效果。測試類代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc（3）測試運行，顯示結果如圖10.11所示：圖10.11案例10-7的運行結果《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法在上面的程序中，主方法直接通過Runnable接口的子類對象調用其中的run()方法，另外一個是通過線程對象調用start()方法啟動的，從結果中發(fā)現，主方法實際上也是一個線程。

提醒：在Java中所有的線程都是同時啟動的，哪個線程先搶到了CPU資源，哪個線程就先運行。注意：Java程序每次運行至少啟動2個線程。這是因為每當使用Java命令執(zhí)行一個類時，實際上都會啟動一個JVM(Java虛擬機)，每一個JVM實際上就是在操作系統(tǒng)中啟動了一個進程，Java本身具備了垃圾的收集機制。所以在Java運行時至少會啟動兩個線程，一個是main線程，另外一個是垃圾收集線程。②判斷線程是否啟動通過前面的介紹知道，通過Thread類中的start()方法通知CPU這個線程已經準備好啟動，然后就等待分配CPU資源，運行此線程。在Java中可以使用isAlive()方法測試線程是否啟動而且仍然在啟動。《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法案例10-8：測試線程是否處于活動狀態(tài)。（1）先定義一個實現Runnable接口的線程功能類MyThread，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc在MyThread類中重寫了Runnable接口中的run()，并在run()方法中調用了Thread.currentThread()方法得到了當前正在運行的線程，并調用了該線程對象的getName()方法獲取了線程對象的名稱。（2）編寫測試類ThreadIsAliveTest類，測試程序運行效果。測試類代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc（3）測試運行，顯示結果如圖10.12所示：圖10.12案例10-8的運行結果《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法注意：主線程有可能比其他線程先執(zhí)行完。因為線程操作的不確定性，所以主線程有可能最先執(zhí)行完，那么此時其他線程不會受到任何影響，并不會隨著主線程的結束而結束。③線程的強制運行在線程操作中，可以使用join()方法讓一個線程強制運行，線程強制運行期間，其他線程無法運行，必須等待此線程完成之后才可以繼續(xù)執(zhí)行。案例10-9：測試線程的強制運行。（1）先定義一個實現Runnable接口的線程功能類MyThread，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

在MyThread類中重寫了Runnable接口中的run()，并在run()方法中調用了Thread.currentThread()方法得到了當前正在運行的線程，并調用了該線程對象的getName()方法獲取了線程對象的名稱?！禞ava程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法（2）編寫測試類ThreadJoinTest類，測試程序運行效果。測試類代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

（3）測試運行，顯示結果如圖10.13所示：圖10.13案例10-9的運行結果上面的程序，多運行幾次，通過觀察結果可以發(fā)現：當主線程中的i的值超過2時，一定會先強制執(zhí)行線程t1,當t1線程執(zhí)行完畢后，主線程才會繼續(xù)向后執(zhí)行。即主線程必須等待這個線程完成之后才會繼續(xù)執(zhí)行。④線程的休眠在Java程序中允許一個線程進行暫時的休眠，直接使用Thread.sleep()方法即可實現休眠?！禞ava程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法案例10-10：測試線程的休眠。（1）先定義一個實現Runnable接口的線程功能類MyThread，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

在MyThread類中重寫了Runnable接口中的run()，并在run()方法中調用了線程休眠方法Thread.sleep()方法，也調用Thread.currentThread()方法得到了當前正在運行的線程，并調用了該線程對象的getName()方法獲取了線程對象的名稱。（2）編寫測試類ThreadSleepTest類，測試程序運行效果。測試類代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

（3）測試運行，顯示結果如圖10.14所示：上面的程序執(zhí)行時，每次的輸出都是間隔了1000毫秒，達到了延時操作的效果。圖10.14案例10-10的運行結果《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法⑤線程的中斷當一個線程運行時，另外一個線程可以直接通過interrupt()方法中斷其運行狀態(tài)。案例10-11：測試線程的中斷。（1）先定義一個實現Runnable接口的線程功能類MyThread，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

在MyThread類中重寫了Runnable接口中的run()，并在run()方法中調用了線程休眠方法Thread.sleep()方法，并對休眠方法做了異常捕獲處理。（2）編寫測試類ThreadInterruptTest類，測試程序運行效果。測試類代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

（3）測試運行，顯示結果如圖10.15所示：圖10.15案例10-11的運行結果從上面的程序可以看出，一個線程啟動后進入了休眠狀態(tài)，原本是要休眠10秒之后再繼續(xù)執(zhí)行，但是主方法是線程啟動之后的2秒后就將其中斷，休眠一旦中斷之后將執(zhí)行catch中的代碼?！禞ava程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法⑥后臺線程(守護線程)在Java程序中，只要前臺有一個線程在運行，則整個java進程都不會消失，所以此時可以設置一個后臺線程，也叫守護線程，這樣即使java進程結束了，此后臺線程依然會繼續(xù)運行。要想實現這樣的操作，直接使用setDaemon()方法就可以實現。案例10-12：測試后臺線程的設置。（1）先定義一個實現Runnable接口的線程功能類MyThread，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

在MyThread類中重寫了Runnable接口中的run()，并在run()方法中調用了線程休眠方法Thread.sleep()方法，并對休眠方法做了異常捕獲處理。（2）編寫測試類ThreadDaemonTest類，測試程序運行效果。測試類代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

（3）測試運行，顯示結果如圖10.16所示：《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法圖10.16案例10-12的運行結果在上面的程序中，在線程類MyThread中，盡管run()方法中是死循環(huán)的方式，但是程序仍然可以執(zhí)行完，因為該線程是后臺線程，也叫守護線程。《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法提醒：在Java中線程分為兩種類型，用戶線程和守護線程。通過線程對象的setDaemon(false)設置為用戶線程；通過線程對象的setDaemon(true)設置為守護線程。如果不設置，默認值為用戶線程。注意：用戶線程和守護線程的區(qū)別：（1）主線程結束后，用戶線程還會繼續(xù)運行，JVM（Java虛擬機）存活；主線程結束后，守護線程和JVM的狀態(tài)由下面的第（2）條確定。（2）如果沒有用戶線程，都是守護線程，那么JVM結束（隨之而來的是所有一切都煙消云散，包括所有的守護線程）。舉例說明：垃圾回收線程就是一個經典的守護線程，當程序中不再有任何運行的Thread,程序就不會再產生垃圾，垃圾回收線程也就無事可做，所以當垃圾回收線程是JVM上僅剩的線程時，垃圾回收線程會自動離開。它始終在低級別的狀態(tài)中運行，用于實時監(jiān)控和管理系統(tǒng)中的可回收資源?！禞ava程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法⑦線程的禮讓在線程操作中，可以使用yield()方法將一個線程的操作暫時讓給其他線程執(zhí)行。下面通過案例10-13來演示線程的禮讓。案例10-13：測試線程的禮讓。（1）先定義一個實現Runnable接口的線程功能類MyThread，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

在MyThread類中重寫了Runnable接口中的run()，并在run()方法中當i==3時調用了線程的禮讓方法。（2）編寫測試類ThreadYieldTest類，測試程序運行效果。測試類代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

（3）測試運行，顯示結果如圖10.17所示：圖10.17案例10-13的運行結果《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法⑧線程的優(yōu)先級在Java程序的線程操作中，所有的線程在運行前都會保持在就緒狀態(tài)，那么此時，哪個線程的優(yōu)先級高，哪個線程就有可能會先執(zhí)行。在Java的線程中可以使用setPriority()方法設置一個線程的優(yōu)先級，在Java的線程中一共有3種優(yōu)先級，如表10.2所示。序號定義描述表示的常量1publicstaticfinalintMIN_PRIORITY最低優(yōu)先級12publicstaticfinalintNORM_PRIORITY中等優(yōu)先級，默認53publicstaticfinalintMAX_PRIORITY最高優(yōu)先級10表10.2線程的優(yōu)先級《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法10.3.3項目實施（1）通過分析項目10-2，可以用以下幾個步驟實現本項目：①定義一個實現Runnable接口的線程功能類MyThread，在類中重寫接口中的run()方法；②定義測試類ThreadPriorityTest，測試程序的運行結果；。（2）編碼：①先定義一個實現Runnable接口的線程功能類MyThread，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

在MyThread類中重寫了Runnable接口中的run()，并在run()方法中調用了線程休眠方法Thread.sleep()方法，并對休眠方法做了異常捕獲處理。（2）編寫測試類ThreadPriorityTest類，測試程序運行效果。測試類代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

（3）測試運行，顯示結果如圖10.18所示：《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法圖10.18項目10-2的運行結果從上面的運行結果中可以發(fā)現，線程將根據其優(yōu)先級的大小來決定哪個線程會先運行，但是運行多次后，也會發(fā)現并非線程的優(yōu)先級越高就一定會先執(zhí)行，哪個線程先執(zhí)行將由CPU的調度來決定。提醒：main線程的優(yōu)先級是NORM_PRIORITY?？梢酝ㄟ^下面的程序段來驗證?！禞ava程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法10.3.4能力拓展（1）選擇題①4.當哪個方法結束時，能使線程進入死亡狀態(tài)。（

）A．runB．setProrityC．yieldD．sleep②以下哪個方法不能使線程進入阻塞狀態(tài)（

）A．sleep()B．wait()C．suspend()D．stop()③用哪個方法可以改變線程的優(yōu)先級。（

）A．runB．setProrityC．yieldD．sleepAD

B《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法④用哪個方法可以實現線程的禮讓。（

）A．runB．setProrityC．yieldD．sleep⑤線程通過哪個方法可以休眠一段時間，然后恢復運行。（

）A．runB．setProrityC．yieldD．sleep⑥方法resume()負責重新開始哪種線程的執(zhí)行。（

）A．被stop()方法停止B．被sleep()方法停止C．被wait()方法停止D．被suspend()方法停止

CDD《Java程序設計》課程10.3線程的狀態(tài)與線程常用方法（2）填空題①線程有5種狀態(tài)，它們是（

）、（

）、（

）、（

）和（

）等狀態(tài)。②新創(chuàng)建的線程默認的優(yōu)先級是（

）。③要實現線程的強制執(zhí)行，需要使用（

）方法。④要實現線程的禮讓，需要使用（

）方法。⑤要實現線程的休眠，需要使用（

）方法。⑥獲取當前線程的名稱，可以使用（

）方法，設置線程的名稱，可以使用setName()方法。⑦獲取線程的優(yōu)先級，可以使用(

)方法，設置線程的優(yōu)先級可以使用（

）方法。（3）編程①編程實現本章節(jié)中的案例10-6至案例10-13的編碼。②實現本章節(jié)中項目10-2的功能，并運行測試。③設計四個線程對象對同一個數據進行操作，兩個線程執(zhí)行減操作，兩個線程執(zhí)行加操作。就緒

創(chuàng)建

運行

阻塞

死亡

NORM_PRIORITYjoin()

yield()

sleep()

getName()getPriority()setPriority()

《Java程序設計》課程10.4同步與鎖死10.4.1項目(10-3)描述編程演示多線程同步時出現的死鎖現象。10.4.2項目知識準備一個多線程的程序如果是通過Runnable接口實現的，則意味著類中的屬性可以被多個線程共享，那么這樣就會造成一個問題，如果這些多個線程要操作同一資源時就有可能出現資源的同步問題。例如，前面項目10-1的賣票程序，如果多個線程同時操作時，就有可能出現賣出的票為負數的問題。

（1）問題的引出通過實現Runnable接口的方式實現多線程，并產生3個線程對象，同時賣5張票。案例10-14：測試賣票程序存在問題。（1）先定義一個實現Runnable接口的線程功能類MyThread，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

在MyThread類中重寫了Runnable接口中的run()，并在run()方法中實現了每間隔0.5，就賣出一張票。（2）編寫測試類SynchronizedTest1類，測試程序運行效果。測試類代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

《Java程序設計》課程10.4同步與鎖死（3）測試運行，顯示結果如圖10.19所示：圖10.19案例10-14的運行結果從程序的運行結果中可以發(fā)現，程序中加入了延遲操作，所以在運行的最后出現了負數的情況，那么為什么會產生這樣的問題呢？從上面的操作代碼中可以發(fā)現對于票數的操作步驟如下：（1）判斷票數是否大于0，大于0則表示還有票可以賣；（2）如果票大于0，則將票賣出?！禞ava程序設計》課程10.4同步與鎖死但是，在上面的操作代碼中，在步驟（1）和步驟（2）之間加入了延遲操作，那么一個線程就有可能在還沒有對票數進行減操作之前，其他線程就已經將票數減少了，這樣就會出現票數為負數的情況。如圖10.20所示圖10.20案例10-14程序操作示意圖《Java程序設計》課程10.4同步與鎖死提醒：線程安全問題產生的原因：（1）多個線程同時操作共享數據；（2）操作共享數據的線程代碼有多條。（即有兩條或兩條以上）當一個線程在執(zhí)行操作共享數據的多條代碼過程中，其他線程參與了運算，這樣就會導致線程安全問題的產生。（2）使用同步解決問題解決上面問題的思路是：將多條操作共享數據的線程代碼封裝起來，當有線程在執(zhí)行這些代碼的時候，其他線程是不可以參與運算的。必須要等待當前線程把這些代碼全部執(zhí)行完畢后，其他線程才可以參與運算。解決資源共享的同步問題，可以使用同步代碼塊和同步方法兩種方式完成。①同步代碼塊在前面幾章中已經為大家介紹過代碼塊的概念，所謂代碼塊就是指使用“{}”括起來的一段代碼，根據其位置和聲明的不同，可以分為普通代碼塊、構造代碼塊、靜態(tài)代碼塊3種，如果在代碼塊上加上synchronized關鍵字，則此代碼塊就稱為同步代碼塊。通過代碼塊的格式如下。從上面的格式中可以發(fā)現，在使用同步代碼塊時必須制定一個需要同步的對象，但一般都將當前對象(this)設置為同步對象。《Java程序設計》課程10.4同步與鎖死案例10-15：測試賣票程序存在問題。（1）先定義一個實現Runnable接口的線程功能類MyThread，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

在MyThread類中重寫了Runnable接口中的run()，并在run()方法中實現了使用同步代碼塊賣票。（2）編寫測試類SynchronizedTest2類，測試程序運行效果。測試類代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

（3）測試運行，顯示結果如圖10.21所示：圖10.21案例10-15的運行結果從程序的運行結果中可以發(fā)現，以上代碼將取值和修改值這兩步操作進行了同步，所以就不會再出現賣票混亂和出現負數的情況了。②同步方法除了可以將需要的同步代碼設置為同步代碼塊之外，還可以使用synchronized關鍵字將一個方法聲明為同步方法，同步方法格式如下所示?！禞ava程序設計》課程10.4同步與鎖死案例10-16：使用同步方法解決線程同步問題。（1）先定義一個實現Runnable接口的線程功能類MyThread，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

在MyThread類中重寫了Runnable接口中的run()，并在run()方法中調用了同步方法sale()，在同步方法sale()中實現了賣票功能。（2）編寫測試類SynchronizedTest2類，測試程序運行效果。測試類代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

（3）測試運行，顯示結果如圖10.22所示：從程序的運行結果中可以發(fā)現，同步方法也完成了與同步代碼塊同樣的功能。圖10.22案例10-16的運行結果《Java程序設計》課程10.4同步與鎖死提醒：同步的優(yōu)缺點：（1）同步的好處：解決了線程安全問題。（2）同步的弊端：相對降低了效率，因為同步外的線程都會判斷同步鎖。同步的前提：同步中必須有多個線程并使用同一個鎖。注意：同步方法和同步代碼塊的區(qū)別：（1）同步方法的鎖是固定的this。（2）同步代碼塊的鎖是任意的對象。建議使用同步代碼塊。提醒：同步能解決問題的前提是：多個線程必須使用同一個鎖，才能用同步解決線程共享資源混亂問題?！禞ava程序設計》課程10.4同步與鎖死（3）死鎖同步可以保證資源共享操作的正確性，但是過多同步也會產生問題，如圖10.23所示。例如：現在有張三想要李四的F-22模型，李四想要張三的J-20模型。此時張三對李四說：“把你的F-22模型給我，我就給你J-20模型”，李四也對張三說：“把你的J-20模型給我，我就給你F-22模型”，此時張三在等待李四的答復，而李四也在等待張三的答復，那么這樣下去最終結果就是：張三得不到李四的F-22模型，李四也得不到張三的J-20模型，這實際上就是死鎖的概念。圖10.23同步產生的問題所謂死鎖就是指兩個線程都在等待彼此完成任務，造成了程序的停滯，一般程序的死鎖都是在程序運行時出現的。下面通過項目10-3這個例子來觀察出現死鎖的情況?！禞ava程序設計》課程10.4同步與鎖死10.4.3項目實施（1）分析通過分析題目可以用以下幾個步驟實現本項目：①先定義一個包ject3；②在包中定義一個普通類ZhangSan，在類中定義兩個方法，一個是說方法say()，一個是得到方法get()；③在包中定義一個普通類LiSi，在類中定義兩個方法，一個是說方法say()，一個是得到方法get()；④在包中定義線程功能類ThreadDeadLock，并在類中定義兩個static的鎖，并重寫run()方法，在run()方法中，根據標識flag的不同，執(zhí)行不同的操作。④在包中定義測試類ThreadDeadLockTest，測試程序的運行結果?！禞ava程序設計》課程10.4同步與鎖死（2）編碼：①在項目中創(chuàng)建一個包ject3；②在包ject3中定義普通類類ZhangSan，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

③在包ject3中定義普通類類LiSi，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

④在包ject3中定義實現了Runnable接口的線程功能類MyThread，代碼如下：⑤定義測試類ThreadDeadLockTest，測試程序的運行結果，代碼如下:..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

（3）調試運行，顯示結果該程序的運行結果如圖10.24所示：從程序的運行結果中可以發(fā)現，兩個線程都在等待對方執(zhí)行完成，釋放鎖；這樣程序就無法向下繼續(xù)執(zhí)行，從而造成了死鎖的現象。圖10.24項目10-3的運行結果《Java程序設計》課程10.4同步與鎖死提醒：關于同步和死鎖：多個線程共享同一資源，并且操作資源的代碼多于2個時，需要同步以保證資源操作的完整性和安全性；但是過多的同步就有可能產生死鎖。10.4.4能力拓展（1）選擇題①用哪個關鍵字可以實現線程的同步操作。（

）A．waitB．synchronizedC．yieldD．sleepB（2）填空題①在Java語言中，使用（

）關鍵字可以實現線程的同步操作。②在Java中，使用synchronized關鍵字實現線程的同步有兩種方式，一種是（

），另一種是同步方法。synchronized同步代碼塊《Java程序設計》課程10.4同步與鎖死（3）編程①實現本章中案例10-14到案例10-16，并運行測試。②實現本章中的項目10-3，并運行測試。③編寫線程同步模擬應用程序：<1>大氣環(huán)境數據為：溫度，濕度，風速。<2>一個大氣環(huán)境傳感器測量環(huán)境數據需要5秒時間。<3>一個計算機讀取傳感器的環(huán)境數據需要0.01秒時間。

模擬一個計算機讀取大氣環(huán)境傳感器的讀取的隨機的溫度、濕度和風速，讀取100次?！禞ava程序設計》課程10.5生產者與消費者模型10.5.1項目(10-4)描述編程演示生產者消費者模型。10.5.2項目知識準備在線程操作中有一個經典的案例，這就是生產者和消費者模型，生產者不斷生產，消費者不斷取走生產者生產的產品。如圖10.25所示。圖10.25生產者和消費者模型示意圖《Java程序設計》課程10.5生產者與消費者模型在圖10.25中可以知道，生產者生產出信息后將其放到一個容器之中，消費者從此容器中取出數據，但是在本程序中因為涉及到線程被CPU調用的不確定性，所以會存在以下2個問題：①假設生產者線程剛剛向共享的數據中添加了信息的書名，還沒來得及加入作者的內容，程序就切換到了消費者線程，消費者線程把作者信息和上一條書名信息聯系到一起了，即會出現信息的錯位。②生產者生產了多個數據，消費者才開始取數據，不能做到生產一個，馬上消費一個的目的。（1）程序的初步實現因為程序中生產者不斷生產的是信息，而消費者不斷取出的也是信息，所以定義一個圖書信息的類Book.java。再并分別定義生產者類和消費者類，最后定義一個測試類。如案例10-17所示。案例10-17：生產者和消費者模型程序的初步實現。（1）先定義信息類Book，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

Book類的組成非常簡單，只包含了用戶保存圖書名稱信息的bookName屬性和用于保存作者信息的author屬性。因為生產者和消費者要操作的是共享數據，所以生產者和消費者分別實現Runnable接口，并接收Book類的實例。（2）編寫生產者類Producer，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

《Java程序設計》課程10.5生產者與消費者模型在生產者Producer的構造方法中傳入了Book類的實例對象，是為了達到讓生產者和消費者共享數據的目的。然后再run()方法中循環(huán)了10次生產圖書信息，另外，為了讓大家更容易發(fā)現問題，還在run()方法中加入了延遲操作。(Thread.sleep())。（3）編寫生產者類Producer，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

在消費者Consumer的構造方法中傳入了Book類的實例對象，是為了達到讓生產者和消費者共享數據的目的。然后再run()方法中循環(huán)了10次取出圖書信息。（4）編寫測試類ProducerConsumerTest1，測試程序的運行結果，代碼如下：..\超鏈接文件\圖10.1.1.doc

（5）測試運行，顯示結果如圖10.26所示：圖10.26案例10-17的運行結果《Java程序設計》課程10.5生產者與消費者模型從程序的運行結果中可以發(fā)現，輸出的結果中出現了上面提到的2種問題情況，即出現了①假設生產者線程剛剛向共享的數據中添加了信息的書名，還沒來得及加入作者的內容，程序就切換到了消費者線程；還有消費者線程把作者信息和上一條書名信息聯系到一起了，即會出現信息的錯位。②生產者生產了多個數據，消費者才開始取數據，不能做到生產一個，馬上消費一個的目的。下面，我們先來解決第一個問題，第一個問題需要同步就可以解決，即生產者線程或消費者線程的操作是一個整體，必須全部操作完成后，才能交給下一個線程繼續(xù)處理。（2）使用同步解決第一種存在的問題如果要為操作加入同步，則可以通過定義同步方法的方式完成，則將設置書名屬性和設置作者屬性定義成一個同步方法。這樣Book類，Producer類，Consumer類都要做出改進，具體詳見案例10-18。案例10-18：生產者和消費者模型加入同步后的程序實現。（1）先定義共享資源類Book，代碼如下..\超鏈