第6章java的多線程

第12章

多

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程第12章

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程主要內(nèi)容線程的概念線程的生命周期Java中多線程的編程繼承Thread類與使用Runnable接口Thread類的主要方法線程的同步與死鎖第12章

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程基本概念之一：進(jìn)程進(jìn)程是正在運(yùn)行的一個(gè)程序程序：靜態(tài)對象－－進(jìn)程：動(dòng)態(tài)過程操作系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程分配一段內(nèi)存空間，包括：代碼、數(shù)據(jù)以及堆棧等資源多任務(wù)的操作系統(tǒng)（OS）中，進(jìn)程切換對CPU資源消耗較大第12章

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程基本概念之二：多線程單線程多線程進(jìn)程傳統(tǒng)進(jìn)程多線程進(jìn)程第12章

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程基本概念之二：多線程線程是比進(jìn)程更小一級的執(zhí)行單元線程不能獨(dú)立存在，必須存在于進(jìn)程中，各線程間共享進(jìn)程空間的數(shù)據(jù)線程創(chuàng)建、銷毀和切換的負(fù)荷遠(yuǎn)小于進(jìn)程，又稱為輕量級進(jìn)程（lightweightprocess）。第12章

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程線程的概念程序是一段靜態(tài)的代碼，它是應(yīng)用程序執(zhí)行的藍(lán)本一個(gè)進(jìn)程既包括其所要執(zhí)行的指令，也包括了執(zhí)行指令所需的任何系統(tǒng)資源，如CPU、內(nèi)存空間、I/O端口等，不同進(jìn)程所占用的系統(tǒng)資源相對獨(dú)立線程是進(jìn)程執(zhí)行過程中產(chǎn)生的多條執(zhí)行線索，是比進(jìn)程單位更小的執(zhí)行單位第12章

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程線程的結(jié)構(gòu)CPUCodeData虛擬CPU，封裝在

java.lang.Thread類中，它控制著整個(gè)線程的運(yùn)行執(zhí)行的代碼，傳遞給Thread類，由

Thread類控制順序執(zhí)行處理的數(shù)據(jù)，傳遞給

Thread類，是在代碼執(zhí)行過程中所要處理的數(shù)據(jù)第12章

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程線程與進(jìn)程線程在形式上同進(jìn)程十分相似—都是用一個(gè)順序執(zhí)行的語句序列來完成特定的功能不同之處：線程沒有入口，也沒有出口，因此其自身不能自動(dòng)運(yùn)行，而必須棲身于某一進(jìn)程之中，由進(jìn)程觸發(fā)執(zhí)行在系統(tǒng)資源的使用上，屬于同一進(jìn)程的所有線程共享該進(jìn)程的系統(tǒng)資源，但是線程之間切換的速度比進(jìn)程切換要快得多第12章

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程進(jìn)程與線程的區(qū)別文件輸入輸出裝置各種系統(tǒng)資源數(shù)據(jù)區(qū)段程序區(qū)段只有一個(gè)地方在執(zhí)行文件輸入輸出裝置各種系統(tǒng)資源數(shù)據(jù)區(qū)段程序區(qū)段同時(shí)有數(shù)個(gè)地方在執(zhí)行傳統(tǒng)的進(jìn)程多線程的任務(wù)第12章

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程多線程的優(yōu)勢多線程編程簡單，效率高。使用多線程可以在線程間直接共享數(shù)據(jù)和資源，而多進(jìn)程之間不能做到這一點(diǎn)適合于開發(fā)服務(wù)程序–如Web服務(wù)、聊天服務(wù)等適合于開發(fā)有多種交互接口的程序–如聊天程序的客戶端、網(wǎng)絡(luò)下載工具適合于有人機(jī)交互又有計(jì)算量的程序–如字處理程序Word、Excel等第12章

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程線程的調(diào)度調(diào)度策略–時(shí)間片–搶占式：高優(yōu)先級的線程搶占CPUJava的調(diào)度方法同優(yōu)先級線程組成先進(jìn)先出隊(duì)列，使用時(shí)間片策略對高優(yōu)先級，使用優(yōu)先調(diào)度的搶占式策略12第12章

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程線程的狀態(tài)Java的線程是通過Java的軟件包java.lang中定義的類

Thread來實(shí)現(xiàn)的–當(dāng)生成一個(gè)Thread類的對象之后，就產(chǎn)生了一個(gè)線程。通過該對象實(shí)例，可以啟動(dòng)線程、終止線程，或者暫時(shí)掛起線程等Thread類本身只是線程的虛擬CPU，線程所執(zhí)行的代碼是通過方法run()

來完成的，方法run()稱為線程體–在一個(gè)線程被建立并初始化以后，Java的運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)就自動(dòng)調(diào)用run()方法，正是通過run()方法才使得建立線程的目的得以實(shí)現(xiàn)第12章

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程線程的狀態(tài)線程一共有四種狀態(tài)：新建（new）、可運(yùn)行狀態(tài)（runnable）、死亡（dead）及堵塞（blocked）new

Thread()創(chuàng)建新線程可運(yùn)行態(tài)start()不可運(yùn)行態(tài)stop()stop()死亡yield()stop()run()exitsuspend()sleep()wait()I/O流阻塞resume()notify()/notifyAll()I/O指令等待睡眠掛起阻塞就緒運(yùn)行第12章

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程線程的生命周期（續(xù)）Newborn：線程已創(chuàng)建，但尚未執(zhí)行Runnable：（就緒）線程已被調(diào)度，按優(yōu)先級和先到先服務(wù)原則在隊(duì)列中排隊(duì)等待CPU時(shí)間片資源Runnnig：正在運(yùn)行Blocked：（阻塞）因某事件或睡眠而被暫時(shí)性地掛起Dead：正常/強(qiáng)行中斷，退出運(yùn)行狀態(tài)第12章

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程12.1 Java中的多線程實(shí)現(xiàn)技術(shù)12.1.1

線程的生命周期每個(gè)Java程序都有一個(gè)缺省的主線程，對于Application，主線程是main()方法執(zhí)行的線索。對于Applet，主線程指揮瀏覽器加載并執(zhí)行Java小程序。要想實(shí)現(xiàn)多線程，必須在主線程中創(chuàng)建新的線程對象。Java語言使用Thread類及其子類的對象來表示線程。新建的線程在它的一個(gè)完整的生命周期中通常要經(jīng)歷新生、就緒、運(yùn)行、阻塞和死亡等五種狀態(tài),這五種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和轉(zhuǎn)換條件如圖12.1所示。第12章

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程等待睡眠掛起阻塞死亡圖12.1

線程的生命周期新建start就緒運(yùn)行第12章

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程1．新生狀態(tài)當(dāng)用new關(guān)鍵字和某線程類的構(gòu)造方法創(chuàng)建一個(gè)線程對象后，這個(gè)線程對象處于新生狀態(tài)，此時(shí)它已經(jīng)有了相應(yīng)的內(nèi)存空間，并已被初始化。處于該狀態(tài)的線程可通過調(diào)用start()方法進(jìn)入就緒狀態(tài)。第12章

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程2．就緒狀態(tài)處于就緒狀態(tài)的線程已經(jīng)具備了運(yùn)行的條件，但尚未分配到CPU資源，因而它將進(jìn)入線程隊(duì)列排隊(duì)，等待系統(tǒng)為它分配

CPU。一旦獲得CPU資源，則該線程就進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，并自動(dòng)地調(diào)用自己的run方法。此時(shí)，它脫離創(chuàng)建它的主線程，獨(dú)立開始了自己的生命周期。第12章

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程3．運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)的線程執(zhí)行自己的run方法中的代碼。若遇到下列情況之一，則將終止run方法的執(zhí)行。終止操作。調(diào)用當(dāng)前線程的stop方法或destroy方法進(jìn)入死亡狀態(tài)。等待操作。調(diào)用當(dāng)前線程的join(millis)方法或wait(millis)方法進(jìn)入阻塞狀態(tài)。當(dāng)線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)時(shí)，在millis毫秒內(nèi)可由其他線程調(diào)用notify或notifyAll方法將其喚醒，進(jìn)入就緒狀態(tài)。在millis毫秒內(nèi)若不喚醒則須等待到當(dāng)前線程結(jié)束。第12章多線程睡眠操作。調(diào)用sleep(millis)方法來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前線程停止執(zhí)行后，則處于阻塞狀態(tài)，睡眠millis毫秒之后重新進(jìn)入就緒狀態(tài)。掛起操作。通過調(diào)用suspend方法來實(shí)現(xiàn)。將當(dāng)前線程掛起，進(jìn)入阻塞狀態(tài)，之后當(dāng)其他線程調(diào)用當(dāng)前線程的resume方法后，才能使其進(jìn)入就緒狀態(tài)。退讓操作。通過調(diào)用yield方法來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前線程放棄執(zhí)行，進(jìn)入就緒狀態(tài)。當(dāng)前線程要求I/O時(shí)，則進(jìn)入阻塞狀態(tài)。若分配給當(dāng)前線程的時(shí)間片用完時(shí)，當(dāng)前線程進(jìn)入就緒狀態(tài)。如當(dāng)前線程的run方法執(zhí)行完，則線程進(jìn)入死亡狀態(tài)。第12章

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程4．阻塞狀態(tài)一個(gè)正在執(zhí)行的線程在某些特殊情況下，如執(zhí)行了suspend、join或sleep方法，或等待I/O設(shè)備的使用權(quán)，那么它將讓出CPU并暫時(shí)中止自己的執(zhí)行，進(jìn)入阻塞狀態(tài)。阻塞時(shí)它不能進(jìn)入就緒隊(duì)列，只有當(dāng)引起阻塞的原因被消除時(shí)，線程才可以轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)，重新進(jìn)到線程隊(duì)列中排隊(duì)等待CPU資源，以便從原來終止處開始繼續(xù)運(yùn)行。第12章

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程5．死亡狀態(tài)處于死亡狀態(tài)的線程將永遠(yuǎn)不再執(zhí)行。線程死亡有兩個(gè)原因：一是正常運(yùn)行的線程完成了它的全部工作；二是線程被提前強(qiáng)制性地終止，例如，通過執(zhí)行stop或destroy方法來終止線程。第12章

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程創(chuàng)建線程的方法創(chuàng)建線程的方法一——繼承Thread類–定義一個(gè)線程類，它繼承類Thread并重寫其中的方法

run()。在初始化這個(gè)類的實(shí)例時(shí)，目標(biāo)對象target可以為null，表示這個(gè)實(shí)例本身具有線程體創(chuàng)建線程的方法二——實(shí)現(xiàn)Runnable接口–

Runnable是Java中用以實(shí)現(xiàn)線程的接口，從根本上講，任何實(shí)現(xiàn)線程功能的類都必須實(shí)現(xiàn)該接口實(shí)現(xiàn)Runnable接口的方式創(chuàng)建線程與用繼承Thread類的方式創(chuàng)建線程無本質(zhì)差別，但是，由于Java不支持多繼承，所以任何類如果已經(jīng)繼承了某一類時(shí)，就無法再繼承Thread類，這時(shí)只能通過實(shí)現(xiàn)接口

Runnable的方式創(chuàng)建線程對象。例如，小應(yīng)用程序已經(jīng)繼承了Applet類，不能再繼承Thread類，只能通過Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程。第12章

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程12.1.3創(chuàng)建Thread類的子類，首先是聲明子類的構(gòu)造方法，其次是用自己定義的run()方法去覆蓋Thread類的run()方法，即將自己要執(zhí)行的程序區(qū)塊寫入run()方法中。Thread類的重要方法：run()定義線程的具體操作系統(tǒng)調(diào)度此線程時(shí)自動(dòng)執(zhí)行

如何編程呢？初始時(shí)無具體操作內(nèi)容方法一通過繼承Thread類方式創(chuàng)建線程－繼承Thread類，定義run()方法第12章

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程表12.1

Java.lang.Thread的構(gòu)造方法構(gòu)造方法說

明public

Thread(

)構(gòu)造一個(gè)新線程，用此方式創(chuàng)建的線程必須覆蓋run()方法public

Thread(Runnable

target)構(gòu)造一個(gè)新線程，使用指定對象target的run()方法publicThread(ThreadGroup

group,Runnable

target)在指定的線程組group中構(gòu)造一個(gè)新的線程，使用指定對象target的run()方法public

Thread(String

name)用指定字符串名name構(gòu)造一個(gè)新線程public

Thread(ThreadGroup

group,String

name)在指定的線程組group中用指定字符串名name構(gòu)造一個(gè)新線程public

Thread(Runnable

target,String

name)用指定字符串名name構(gòu)造一個(gè)新線程，使用指定對象target的run()方法public

Thread(ThreadGroup

group,Runnable

target,Stringname)在指定的線程組group中使用字符串名

name構(gòu)造一個(gè)新線程，并使用指定對象

target的run()方法第12章

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程12.1.2

Thread類的方法Thread類(線程類)是java.lang包中的一個(gè)專門用來創(chuàng)建線程和對線程進(jìn)行操作的類。Java在Thread類中定義了許多方法，幫助我們運(yùn)用和處理線程。這些方法可分為四組：構(gòu)造方法。用于創(chuàng)建用戶的線程對象，表12.1列出了Thread類的構(gòu)造方法。run()方法。用于定義用戶線程所要執(zhí)行的的操作。改變線程狀態(tài)的方法。如start()、sleep()、stop()、suspend()、resume()、yield()和wait()方法等。這是最常用的一組方法。其他方法。如setPriority()、setName()等。第12章

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程Thread類的有關(guān)方法start()：由Newborn到Runnable啟動(dòng)線程run()：線程在被調(diào)度時(shí)執(zhí)行的操作sleep(指定時(shí)間)：令當(dāng)前活動(dòng)線程在指定時(shí)間段內(nèi)放棄對CPU控制,使其他線程有機(jī)會(huì)被執(zhí)行,時(shí)間到后重排隊(duì)產(chǎn)生例外InterruptedException用try塊調(diào)用sleep()，用catch塊處理例外第12章

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程Thread類的有關(guān)方法(續(xù))suspend()

：掛起線程，處于阻塞狀態(tài)resume()：恢復(fù)掛起的線程，重新進(jìn)入就緒隊(duì)列排隊(duì)?wèi)?yīng)用：可控制某線程的暫停與繼續(xù)方法：設(shè)一狀態(tài)變量suspendStatus=false（初始）暫停：if(!suspendStatus){T.suspend();

suspendStatus=true;}繼續(xù)：if(suspendStatus){T.resume();

suspendStatus=false;}第12章

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程Thread類的有關(guān)方法(續(xù))yield()：對正在執(zhí)行的線程若就緒隊(duì)列中有與當(dāng)前線程同優(yōu)先級的排隊(duì)線程,則當(dāng)前線程讓出CPU控制權(quán),移到隊(duì)尾若隊(duì)列中沒有同優(yōu)先級的線程，忽略此方法stop()強(qiáng)制線程生命期結(jié)束isAlive()：返回boolean,表明是否還存在第12章

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程Thread類方法總結(jié)啟動(dòng)線程：start()有關(guān)線程執(zhí)行的控制：stop()、suspend()、resume()有關(guān)調(diào)度控制Thread.sleep(10);//低優(yōu)先級的線程也可以獲得執(zhí)行Thread.yield();//同優(yōu)先級的線程可以獲得執(zhí)行suspend();//暫停本線程第12章

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程表12.2

Java.lang.Thread的常用方法常用方法說

明public

void

run(

)此線程的線程體，在啟動(dòng)該線程后調(diào)用此方法。可以通過使用Thread類的子類來重載此方法public

synchronized

void

start(

)啟動(dòng)線程的執(zhí)行，此方法引起run()方法的調(diào)用，調(diào)用后立即返回。如果已經(jīng)啟動(dòng)此線程，就拋出

IllegalThreadedStateException異常public

static

Thread

currentThread(

)返回當(dāng)前處于運(yùn)行狀態(tài)的Thread對象public

static

void

yield(

)使當(dāng)前執(zhí)行的Thread對象退出運(yùn)行狀態(tài)，使其進(jìn)入等待隊(duì)列public

static

void

sleep(longmillis)throwsInterruptedException使當(dāng)前執(zhí)行的線程睡眠millis毫秒。如果另一個(gè)線程已經(jīng)中斷了此線程，就拋出

InterruptedException

異常第12章

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程表12.2

Java.lang.Thread的常用方法常用方法說明public

static

voidsleep(longmillis,int

nanos)throws

InterruptedException使當(dāng)前執(zhí)行的線程睡眠millis毫秒和附加的nanos毫秒。如果另一個(gè)線程已經(jīng)中斷了這個(gè)線程，則拋出InterruptedException

異常public

final

void

stop(

)停止線程的執(zhí)行通過拋出對象停止線程的執(zhí)行。正常情況下，用public

final

synchronized

void戶應(yīng)該在調(diào)用stop方法時(shí)不用任何參數(shù)。但是，在stop(Throwable

o)某些特殊的環(huán)境中，通過stop方法來結(jié)束線程，并可拋出另一個(gè)對象public

void

interrupt(

)中斷一個(gè)線程第12章

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程表12.2

Java.lang.Thread的常用方法public

static

boolean

interrupted(

)詢問線程是否已經(jīng)被中斷public

Boolean

isInterrupted(

)詢問另一個(gè)線程是否已經(jīng)被中斷public

void

destroy(

)消毀一個(gè)線程public

final

boolean

isAlive(

)返回表示該線程活動(dòng)狀態(tài)的boolean值public

final

void

suspend(

)掛起這個(gè)線程的執(zhí)行public

final

void

resume(

)恢復(fù)這個(gè)線程的執(zhí)行，此方法僅在使用suspend()后才有效public

final

void

setPriority(intnewPriority)設(shè)置該線程的優(yōu)先級，如果優(yōu)先級不在MIN-

PRIORITY

到

MAX-PRIORITY

的范圍內(nèi)，就拋出IllegalArgumentException異常第12章

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程表12.2

Java.lang.Thread的常用方法public

final

int

getPriority(

)獲取并返回此線程的優(yōu)先級public

final

void

setName(Stringname)設(shè)置該線程名為namepublic

final

String

getName(

)獲取并返回此線程名public

final

ThreadGroup

getThreadGroup(

)獲取并返回此線程組public

static

int

activeCount(

)返回此線程組中當(dāng)前活動(dòng)的線程數(shù)量public

static

int

enumerate(Thread

tarray[

])將此線程組中的每一個(gè)活動(dòng)線程拷貝到指定的數(shù)組tarray中，返回放到此數(shù)組中線程的數(shù)量public

final

synchronized

void

join(longmillis)throws

InterruptedException等待此線程死亡，可以指定一個(gè)以millis給出的等待時(shí)間(以毫秒為單位)，如果為0則表示永遠(yuǎn)等待，如果另一個(gè)線程已經(jīng)中斷這個(gè)線程，那么就拋出Interrupted-Exception異常第12章

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程public

final

synchronized

voidjoin(long

millis

,intnanos)throwsInterruptedException等待此線程死亡，可以給出millis等待時(shí)間和nanos附加時(shí)間。如果另一個(gè)線程已經(jīng)中斷此線程，則拋出InterruptedException異常public

final

void

join(

)throwsInterruptedException無限期等待此線程死亡，如果另一個(gè)線程已經(jīng)中斷此線程，則拋出InterruptedException異常public

final

boolean

isDaemon(

)返回線程是否為daemon線程public

void

check

Access(

)檢查當(dāng)前線程是否允許訪問此線程組。如果不允許，就拋出SecurityException異常public

String

toString(

)返回這個(gè)線程的字符串表示，包括該線程的名字，優(yōu)先級和線程組，覆蓋Object類中的toString方法表12.2

Java.lang.Thread的常用方法第12章

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程方法一從Thread類派生出一個(gè)子類，在類中一定要實(shí)現(xiàn)run()class

Lefthand

extends

Thread

{public

void

run(){……}}然后用該類創(chuàng)建一個(gè)對象Lefthand

left

=

newLefthand();用start()方法啟動(dòng)線程

(程序11-1

11-2)left.start();第12章

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程public

class

myThread

extends

Thread{public

void

run(){while(running){……

//執(zhí)行若干操作sleep(100);}}public

static

void

main(String

args[]){Thread

t

=

newmyThread();……

//執(zhí)行若干操作}}第12章

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線

程class

Lefthand

extends

Thread{public

void

run(){for(inti=0;i<=5;i++){System.out.println("You

are

Students!");try{//sleep((int)(Math.random()

*

1000));sleep(500);}catch(InterruptedException

e){}}}}class

Righthand

extends

Thread{public

void

run(){for(inti=0;i<=5;i++){System.out.println("I

am

a

Teacher!");try{sleep(300);}catch(InterruptedException

e){}}}}第12章

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線

程public

class

ThreadTest{static

Lefthandleft;static

Righthand

right;public

static

void

main(String[]

args){left

=

newLefthand();right

=

new

Righthand();left.start();right.start();}}第12章

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程【示例程序c12_1.java】 用Thread類的子類創(chuàng)建兩個(gè)線程對象。import

java.util.*;class

c12_1

extends

Thread

{int

pauseTime;String

name;public

c12_1(inthTime,

StringhStr){pauseTime

=hTime;name

=hStr;}public

void

run(

){第12章

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程Calendar

now;//Calendar是Java系統(tǒng)提供的日期時(shí)間類的類型標(biāo)識(shí)符

int

year,month,date,hour,minute,second;for(int

i=1;i<10;i++)

{try

{now=Calendar.getInstance(

);year=now.get(Calendar.YEAR);//取系統(tǒng)時(shí)間//取年值month=now.get(Calendar.MONTH)+1;

//取月值date=now.get(Calendar.DATE);

//取日期值hour=now.get(Calendar.HOUR_OF_DAY);minute=now.get(Calendar.MINUTE);second=now.get(Calendar.SECOND);//取小時(shí)值//取分值//取秒值System.out.println(""+name+"時(shí)間:"+year+"年"+month+"月"+第12章

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程date+"日"+hour+"小時(shí)"+minute+"分"+second+"秒");//顯示時(shí)間

Thread.sleep(pauseTime);}catch(Exception

e){System.out.println("線程錯(cuò)誤："+e);}}}static

public

void

main(String

args[

])

{c12_1

myThread1=new

c12_1(2000,"線程A");//A線程執(zhí)行一次后睡眠2000毫秒

myThread1.start();c12_1

myThread2=new

c12_1(1000,"線程B");//B線程執(zhí)行一次后睡眠1000毫秒

myThread2.start();}}第12章

多

線

程方法二：通過實(shí)現(xiàn)Runnable接口方式創(chuàng)建線程創(chuàng)建線程對象的另一個(gè)途徑是實(shí)現(xiàn)Runnable接口，而

Runnable接口只有一個(gè)方法run()，用戶新建線程的操作由這個(gè)方法來決定。run()方法必須由實(shí)現(xiàn)此接口的類來實(shí)現(xiàn)。定義好

run()方法之后，當(dāng)用戶程序需要建立新線程時(shí)，只要以這個(gè)實(shí)現(xiàn)了run()方法的類為參數(shù)創(chuàng)建系統(tǒng)類Thread的對象，就可以把用戶實(shí)現(xiàn)的run()方法繼承過來。方法二：自定義類實(shí)現(xiàn)Runnable接口使用Thread類的另一構(gòu)造函自定義類實(shí)現(xiàn)Runnable接口數(shù)：Thread(Runnable,

String)使用start()啟動(dòng)線程第12章

多

線

程例：class

A

implements

Runnable{public

void

run(){….}}class

B

{public

static

void

main(String[]

arg){Runnable

a=new

A();Thread

t=new

Thread(a);t.start();}}第12章

多

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程【示例程序c12_2.java】 通過創(chuàng)建線程實(shí)現(xiàn)“Java

Now!”在屏幕上不停地走動(dòng)。importjava.awt.*;import

java.applet.*;public

class

c12_2

extends

Applet

implements

Runnable{Thread

th1=null;String

Message="Java

Now!"; //創(chuàng)建字符串對象Font

f=new

Font("TimesRoman",Font.BOLD,24);體對象int

x,y;public

void

init(

){//創(chuàng)建字第12章

多

線

程x=getSize(

).width; //取applet窗口的寬度，單位為像素y=getSize(

).height/2; //取applet窗口的高度，單位為像素}public

void

start(

){

//創(chuàng)建線程對象實(shí)例

if(th1==null){th1=new

Thread(this);th1.start(

);}}public

void

run(

){while(true){第12章

多

線

程x=x-5;if(x==0)x=getSize(

).width;repaint(); //repaint()方法調(diào)用paint()方法重畫字符串對

try{th1.sleep(500); //使th1線程睡眠500

毫秒}catch(InterruptedException

e){

}}}public

void

paint(Graphics

g){g.setFont(f);//設(shè)置字體

g.drawString(Message,x,y);}}第12章

多

線

程圖12.2

程序c12_2的運(yùn)行中的一個(gè)瞬間第12章

多

線

程模擬小球例子程序11-3是一個(gè)模擬小球平拋和自由落體的例子BallThread.java相應(yīng)的HTML文檔第12章

多

線

程import

java.awt.*;import

java.awt.event.*;import

java.applet.*;public

class

BallThread

extends

Applet

implements

Runnable{Thread

red,

blue;Graphics

redPen,

bluePen;int

t=0;public

void

init(){red

=

new

Thread(this);blue

=

new

Thread(this);redPen

=getGraphics();bluePen

=getGraphics();redPen.setColor(Color.red);bluePen.setColor(Color.blue);}public

void

start(){red.start();blue.start();}第12章public

void

run(){多

線

程while(true){t=t+1;if(Thread.currentThread()==red){if(t>100)t=0;redPen.clearRect(0,0,110,400);redPen.fillOval(50,(int)(1.0/2*t*9.8),15,15);//s=1/2gt2try{red.sleep(40);}catch(InterruptedException

e){}}else

if(Thread.currentThread()==blue){bluePen.clearRect(120,0,900,500);bluePen.fillOval(120+7*t,(int)(1.0/2*t*9.8),15,15);//s=v0t+1/2gt2try{blue.sleep(40);}catch(InterruptedException

e){}}}}}第12章

多

線

程兩種方法的選擇當(dāng)需要從其他類，如Applet類繼承時(shí)，使用Runnable當(dāng)編寫簡單的程序時(shí)，可考慮使用繼承Thread類例：RaceApplet.java具體運(yùn)行結(jié)果（線程調(diào)度）與平臺(tái)有關(guān)第12章

多

線

程public

class

Runner

extends

Thread

{

//跑者線程類public

int

tick

=

1;public

void

run()

{while

(tick

<

40000000)tick++;}}//Runner.java//RaceApplet是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了多線程的Appletpublic

class

RaceApplet

extends

Applet

implements

Runnable

{跑線程的個(gè)數(shù)final

static

int

NUMRUNNERS=2;//定義

final

staticint

SPACING=20;//聲明兩個(gè) 跑線程Runner[]

runners

=

newRunner[NUMRUNNERS];//聲明一個(gè)畫圖線程

Thread

updateThread=null;第12章

多

線

程public

void

init(){

//重載Applet的init()方法

for(int

i=0;

i<NUMRUNNERS;i++){runners[i]

=

newRunner();

//創(chuàng)建 跑線程線程runners[i].setPriority(i+1);

//設(shè)優(yōu)先級first=1,second=2}if

(updateThread

==

null)

{//創(chuàng)建繪圖線程，并設(shè)優(yōu)先級為3updateThread

=

new

Thread(this,

"ThreadRace");updateThread.setPriority(NUMRUNNERS+1);}addMouseListener(new

MyAdapter());//注冊事件監(jiān)聽者}

//end

ofinit()第12章

多

線

程//內(nèi)部事件監(jiān)聽者類，監(jiān)聽鼠標(biāo)事件class

MyAdapter

extends

MouseAdapter

{//鼠標(biāo)點(diǎn)擊后，開始 跑及繪制線程public

void

mouseClicked(MouseEventevt)

{if

(!updateThread.isAlive())updateThread.start();//啟動(dòng)繪制線程

for(int

i=0;

i<NUMRUNNERS;i++){if

(!runners[i].isAlive())runners[i].start();

//啟動(dòng) 跑線程}}}

//end

of

class

MyAdapter第12章

多

線

程public

void

paint(Graphics

g){//paint()方法中繪制框架………}

//end

ofpaint()//update()方法中繪制賽跑者的進(jìn)度，可以消除圖畫的閃爍

public

void

update(Graphics

g){for(int

i=0;

i<NUMRUNNERS;i++){//畫兩條線

g.drawLine(SPACING,(i+1)*SPACING,SPACING

+

(runners[i].tick)/100000,

(i+1)*SPACING);}}

//end

of

update()第12章

多

線

程publicvoid

run(){//實(shí)現(xiàn)Runnable接口的run()方法

while(true){repaint();

//重新繪制，自動(dòng)調(diào)用update()方法

try{Thread.sleep(10);

//休眠,把執(zhí)行機(jī)會(huì)讓給低優(yōu)先級線程}

catch

(InterruptedException

e)

{

}}}

//end

of

run()public

void

stop(){//重載Applet的stop()方法

for(int

i=0;

i<NUMRUNNERS;i++){if

(runners[i].isAlive())runners[i]

=null;

//中止 跑線程}if

(updateThread.isAlive())

updateThread=null;

//中止繪圖線程}

//end

ofstop()}

//RaceApplet.java第12章

多

線

程線程的啟動(dòng)通過Thread類中方法start()來啟動(dòng)在程序11-3中，只要執(zhí)行：red.start();blue.start();第12章

多

線

程線程的操作方法start()啟動(dòng)線程對象；run()用來定義線程對象被調(diào)度之后所執(zhí)行的操作，用戶必須重寫run()方法；yield()強(qiáng)制終止線程的執(zhí)行；isAlive()測試當(dāng)前線程是否在活動(dòng)；sleep(int

millsecond)使線程休眠一段時(shí)間，時(shí)間長短由參數(shù)所決定；void

Wait()使線程處于等待狀態(tài)；第12章多

線

程線程的調(diào)度線程調(diào)度通常是搶占式，而不是時(shí)間片式–搶占式調(diào)度是指可能有多個(gè)線程準(zhǔn)備運(yùn)行，但只有一個(gè)在真正運(yùn)行。一個(gè)線程獲得執(zhí)行權(quán)，這個(gè)線程將持續(xù)運(yùn)行下去，直到它運(yùn)行結(jié)束或因?yàn)槟撤N原因而阻塞，再或者有另一個(gè)高優(yōu)先級線程就緒，最后一種情況中稱為低優(yōu)先級線程被高優(yōu)先級線程所搶占。12.2

多線程的管理第12章

多

線

程優(yōu)先級策略優(yōu)先級高的先執(zhí)行，優(yōu)先級低的后執(zhí)行多線程系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為每個(gè)線程分配一個(gè)優(yōu)先級，缺省時(shí)，繼承其父類的優(yōu)先級任務(wù)緊急的線程，其優(yōu)先級較高同優(yōu)先級的線程按“先進(jìn)先出”的原則第12章

多

線

程線程優(yōu)先級Thread類三個(gè)與線程優(yōu)先級有關(guān)的靜態(tài)量MAX_PRIORITY：最大優(yōu)先權(quán)，值為10；MIN_PRIORITY：最小優(yōu)先權(quán)，值為1；NORM_PRIORITY：默認(rèn)優(yōu)先權(quán)，值為5Thread類中幾個(gè)常用的有關(guān)優(yōu)先級的方法Void

setPriority(int

newPriority)

//重置線程優(yōu)先級Int

getPriority()Static

void

yield()//獲得當(dāng)前線程的優(yōu)先級//使當(dāng)前線程放棄執(zhí)行權(quán)第12章

多

線

程【示例程序c12_3.java】 創(chuàng)建三個(gè)線程A、B、C，根據(jù)優(yōu)先級確定線程的執(zhí)行順序。class

c12_3{public

static

void

main(String

args[

]){ Thread

First=new

MyThread("A"); //創(chuàng)建A線程First.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

//A線程優(yōu)先級為1Thread

Second=newMyThread("B"); //創(chuàng)建B線程Second.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY+1); //B線程優(yōu)先級為6Thread

Third=new

MyThread("C"); //創(chuàng)建C線程第12章

多

線

程Third.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//C線程優(yōu)先級為10First.start();Third.start();Second.start(

);}}class

MyThread

extends

Thread{String

message;MyThread(String

message){

this.message=

message;}public

void

run(

){

for(inti=0;i<2;i++)System.out.println(message+"

"+getPriority(

));}}第12章

多

線

程該程序的運(yùn)行結(jié)果如下：C

10

C

10

B

6

B

6

A

1

A

1從程序的運(yùn)行結(jié)果中可以看出，雖然線程A在程序中最先調(diào)用start()方法進(jìn)入就緒狀態(tài)，但由于它的優(yōu)先級是三個(gè)線程中最低的，所以最后才得以執(zhí)行。第12章

多

線

程線程的調(diào)度被阻塞的線程按次序排列，組成一個(gè)阻塞隊(duì)列。所有就緒但沒有運(yùn)行的線程則根據(jù)其優(yōu)先級排入一個(gè)就緒隊(duì)列CPU空閑時(shí)，如果就緒隊(duì)列不空，隊(duì)列中第一個(gè)具有最高優(yōu)先級的線程將運(yùn)行當(dāng)一個(gè)線程被搶占而停止運(yùn)行時(shí)，它的運(yùn)行態(tài)被改變并放到就緒隊(duì)列的隊(duì)尾；同樣，一個(gè)被阻塞（可能因?yàn)樗呋虻却齀/O設(shè)備）的線程就緒后通常也放到就緒隊(duì)列的隊(duì)尾為保證給其他線程留有執(zhí)行的機(jī)會(huì)，可以通過間隔地調(diào)用sleep()第12章

多

線

程線程的調(diào)度例例11-4public

class

xyz

implements

Runnable{public

void

run(){while(true){……

//執(zhí)行若干操作//給其他線程運(yùn)行的機(jī)會(huì)try{Thread.sleep(10);}catch(InterruptedException

e){//該線程為其他線程所中斷}}}}第12章

多

線

程sleep()是靜態(tài)方法，可以通過Thread.sleep(x)直接引用–

x指定了線程在再次啟動(dòng)前必須休眠的最小時(shí)間，毫秒為單位–可能引發(fā)中斷異常InterruptedException，因此要進(jìn)行捕獲和處理–“最小時(shí)間”是因?yàn)檫@個(gè)方法只保證在一段時(shí)間后線程回到就緒態(tài)，至于它是否能夠獲得CPU運(yùn)行，則要視線程調(diào)度而定，所以，通常線程實(shí)際被暫停的時(shí)間都比指定的時(shí)間要長第12章

多

線

程yield()可以給其他同等優(yōu)先級線程一個(gè)運(yùn)行的機(jī)會(huì)如果在就緒隊(duì)列中有其他同優(yōu)先級的線程，

yield()把調(diào)用者放入就緒隊(duì)列尾，并允許其他線程運(yùn)行；如果沒有這樣的線程，則yield()不做任何工作sleep()調(diào)用允許低優(yōu)先級進(jìn)程運(yùn)行，而yield()方法只給同優(yōu)先級進(jìn)程以運(yùn)行機(jī)會(huì)第12章

多

線

程線程的基本控制結(jié)束線程–當(dāng)一個(gè)線程從run()方法的結(jié)尾處返回時(shí)，它自動(dòng)消亡并不能再被運(yùn)行,可以將其理解為自然死亡–利用stop()方法強(qiáng)制停止，可以將其理解為強(qiáng)迫死亡，這種方法必須用于Thread類的特定實(shí)例中第12章

多

線

程強(qiáng)迫死亡Stoppublic

class

xyz

implements

Runnable{……

//執(zhí)行線程的主要操作}public

class

ThreadTest{public

static

void

main(String

args[]){Runnable

r

=

newxyz();Thread

t

=

newThread(r);t.start();//相應(yīng)的操作if

(time_to_kill){t.stop();}}}第12章

多

線

程結(jié)束線程例利用Thread類中的靜態(tài)方法currentThread()來引用正在運(yùn)行的線程，見例11-6–在這個(gè)例子中，執(zhí)行stop()將破壞當(dāng)前的運(yùn)行環(huán)境，因而run()中的循環(huán)在此情況下將不再運(yùn)行例11-6public

class

xyz

implements

Runnable{public

void

run(){while(true){……//執(zhí)行線程的主要操作if

(time_to_die){Thread.currentThread().stop();}}}}第12章

多

線

程檢查線程isAlive()–獲取一個(gè)線程是否還在活動(dòng)狀態(tài)的信息。–活動(dòng)狀態(tài)不意味著這個(gè)線程正在執(zhí)行，而只說明這個(gè)線程已被啟動(dòng)，并且既沒有運(yùn)行

stop()，也尚未運(yùn)行完方法run()。第12章

多

線

程掛起線程暫停一個(gè)線程稱為掛起。在掛起之后，必須重新喚醒線程進(jìn)入運(yùn)行掛起線程的方法sleep()線程不是休眠期滿后就立刻被喚醒，因?yàn)榇藭r(shí)其他線程能正在執(zhí)行，重新調(diào)度只在以下幾種情況下才會(huì)發(fā)生：被喚醒的線程具有更高的優(yōu)先級；正在執(zhí)行的線程因?yàn)槠渌虮蛔枞?；程序處于支持時(shí)間片的系統(tǒng)中suspend()和resume()join()

：引起現(xiàn)行線程等待，直至方法join所調(diào)用的線程結(jié)束第12章

多

線

程程序11-4suspend()和resume()程序11-4說明：線程t在運(yùn)行到suspend()以后被強(qiáng)制掛起，暫停運(yùn)行，直到主線程調(diào)用t.resume()時(shí)才被重新喚醒；一個(gè)線程只能被不同于它自身的線程所喚醒，因?yàn)樵趫?zhí)行suspend()方法以后，這個(gè)線程其后的代碼都不會(huì)被執(zhí)行到，而該線程又依賴于其后的resume語句將其喚醒，所以千萬不能將resume()用在已被掛起的線程語句中第12章

多

線

程class

xyz

implements

Runnable{public

void

run(){……//執(zhí)行線程的主要操作//暫停線程運(yùn)行，直到被其他線程喚醒Thread.currnetThread().suspend();……

//線程繼續(xù)運(yùn)行...}}class

Usexyz{public

static

void

main(String

args[]){Runnable

r

=

newxyz();Thread

t

=

newThread(r);t.start();//暫停當(dāng)前線程運(yùn)行，以使得已經(jīng)被阻塞得xyz的實(shí)例得以運(yùn)行Thread.sleep(1000);//xyz實(shí)例被suspend()方法暫停，將控制權(quán)返還給主線程，//并由主線程重新喚醒線程tt.resume();Thread.yield();}}第12章

多

線

程線程對內(nèi)存、數(shù)據(jù)的共享如push(a):idx++;data[i]=aclass

Stack{int

idx

=

0;char

data[]

=

newchar[6];public

void

push(char

c){data[idx]

=

c;idx

++;}public

charpop(){idx

--;returndata[idx];}}12.2.3

線程同步1、問題的提出線程執(zhí)行的不確定性引起執(zhí)行結(jié)果的不穩(wěn)定如線程A:

A1－A2

線程B:

B1－B2pop():

取出data[i];idx--;第12章

多

線

程一個(gè)代表?xiàng)５念惱?1-8錯(cuò)誤情況1–假設(shè)線程a負(fù)責(zé)加入字符，線程b負(fù)責(zé)移出字符。線程a剛剛加入了一個(gè)字符，例如是r，但是尚未遞增索引值，由于某種原因，恰恰這時(shí)它被搶占了:buffer |

p|

q|

r|

|

|

|idx=2

^idx=3第12章

多

線

程錯(cuò)誤情況2如果此時(shí)線程b正在等待移出一個(gè)字符，當(dāng)線程a處于等待狀態(tài)時(shí)，線程b就得到了運(yùn)行機(jī)會(huì)。這樣，在進(jìn)入方法pop()時(shí)，數(shù)據(jù)狀態(tài)已經(jīng)是錯(cuò)誤的。pop方法將繼續(xù)遞減索引值，idx變?yōu)?buffer |

p|

q|

r|

|

|

|idx=1

^操作后將返回字符

“q”，而忽略字符

“r”第12章

多

線

程例子說明產(chǎn)生這種問題的原因是對共享資源訪問的不完整性–完整性稱為共享數(shù)據(jù)操作的同步，共享數(shù)據(jù)叫做條件變量解決問題的方法–禁止線程在完成代碼關(guān)鍵部分時(shí)被切換–提供一個(gè)特殊的鎖定標(biāo)志來處理數(shù)據(jù) (Java采用的方法

)第12章

多

線

程對象的鎖定標(biāo)志“對象互斥鎖” （又稱為監(jiān)視器、管程）–實(shí)現(xiàn)不同線程對共享數(shù)據(jù)操作的同步。“對象互斥鎖”阻止多個(gè)線程同時(shí)訪問同一個(gè)條件變量。Java可以為每一個(gè)對象的實(shí)例配有一個(gè)“對象互斥鎖”實(shí)現(xiàn)“對象互斥鎖”兩種方法–用關(guān)鍵字volatile來聲明一個(gè)共享數(shù)據(jù)（變量）；–用關(guān)鍵字synchronized來聲明一個(gè)操作共享數(shù)據(jù)的方法或一段代碼。第12章

多

線

程例11-9class

stack{int

idx

=

0;char

data[]

=

newchar[6];public

void

push(char

c){synchronized

(this){data[idx]

=

c;idx

++;}}…………public

charpop(){synchronized

(this){idx

--;returndata[idx];}}}增加了一個(gè)對synchronized(this)的調(diào)用增加了一個(gè)對

synchronized(this)的調(diào)用第12章

多

線

程過程圖示線程1...因等待同步資源而掛起的線程隊(duì)列第12章

多

線

程同步方法用synchronized來標(biāo)識(shí)的代碼段或方法即為“對象互斥鎖

”鎖住的部分。如果一個(gè)程序內(nèi)有兩個(gè)或以上的方法使用synchronized標(biāo)志，則它們在同一個(gè)“對象互斥鎖”管理之下一般情況下，都使用synchronized關(guān)鍵字在方法的層次上實(shí)現(xiàn)對共享資源操作的同步，很少使用volatile關(guān)鍵字聲明共享變量第12章

多

線

程synchronized()語句寫法標(biāo)準(zhǔn)寫法(public

void

push(char

c){}}簡pu潔blic的sy寫nch法ronized

void

push(char

c){……}把synchronized用做方法的修飾synch更ron為ized妥(th字帖is){，)則整個(gè)方法都將視作同步…………塊，這可能會(huì)使持有鎖定標(biāo)記

的時(shí)間比實(shí)際需要的時(shí)間要長，從而降低效率第12章

多

線

程死鎖步以線程運(yùn)行完同繼續(xù)運(yùn)行，所每個(gè)線程都程序塊。而哪個(gè)線程都線程2pen線程1note死鎖情況發(fā)生在一個(gè)線程等待另一個(gè)線程所持有的鎖，而第二個(gè)線程又在等把“待pen第”給一我，個(gè)我線程持有的鎖的時(shí)候。不能繼續(xù)才運(yùn)能給行你，“no除te”非另一恰恰因?yàn)槟膫€(gè)線程都不能無法運(yùn)行完同步程序塊把“note”給我，我才能給你“pen”第12章

多

線

程死鎖問題程序死鎖問題見程序11-6第12章

多

線

程解決死鎖問題的方法給資源施加排序制定一個(gè)規(guī)則來決定以何種順序來獲得這些鎖，并在整個(gè)程序中遵循這個(gè)順序

–參考操作系統(tǒng)方面的相關(guān)書籍第12章

多

線

程線程交互為什么兩個(gè)線程需要交互呢？–涉及到多線程間共享數(shù)據(jù)操作時(shí)，除了同步問題之外，還會(huì)遇到如何控制相互交互的線程之間的運(yùn)行進(jìn)度，即多線程的同步問題–生產(chǎn)者——消費(fèi)者問題生產(chǎn)者比消費(fèi)者快時(shí)，消費(fèi)者漏掉一些數(shù)據(jù)消費(fèi)者比生產(chǎn)者快時(shí)，消費(fèi)者取相同的數(shù)據(jù)生產(chǎn)者消費(fèi)者共享對象putget第12章

多

線

程在這個(gè)問題中，兩個(gè)線程要共享貨架這一臨界資源，需要在某些時(shí)刻(貨空/貨滿)協(xié)調(diào)它們的工作，即貨空時(shí)消費(fèi)者應(yīng)等待，而貨滿時(shí)生產(chǎn)者應(yīng)等待。為了不致于發(fā)生混亂，還可進(jìn)一步規(guī)定：當(dāng)生產(chǎn)者往貨架上放貨物時(shí)不允許消費(fèi)者取貨物，當(dāng)消費(fèi)者從貨架上取貨物時(shí)不允許生產(chǎn)者放貨物。這種機(jī)制在操作系統(tǒng)中稱為線程間的同步。在同步機(jī)制中，將那些訪問臨界資源的程序段稱為臨界區(qū)。第12章

多

線

程問題的解決同步:用synchronized關(guān)鍵字前綴給針對共享資源的操作加鎖；同步方法、同步塊synchronized

void

push() synchronized

int

pop()實(shí)現(xiàn)機(jī)制：管程線程間需協(xié)調(diào)與通訊：生產(chǎn)者/消費(fèi)者問題wait()與notify()Object類的方法：public

final

voidwait()：令當(dāng)前線程掛起并放棄管程，同步資源解鎖，使別的線程可訪問并修改共享資源，而當(dāng)前線程排隊(duì)等候再次對資源的訪問notify()喚醒正在排隊(duì)等待資源管程的線程中優(yōu)先級最高者，使之執(zhí)行并擁有資源的管程wait()+notify()+標(biāo)志變量：可協(xié)調(diào)、同步不同線程的工作第12章

多

線

程在Java系統(tǒng)中，臨界區(qū)程序段是用關(guān)鍵字“synchronized”來標(biāo)注，并通過一個(gè)稱為監(jiān)控器的系統(tǒng)軟件來管理的。當(dāng)執(zhí)行被冠以

synchronized的程序段即臨界區(qū)程序時(shí)，監(jiān)控器將這段程序(訪問的臨界資源)加鎖，此時(shí)，稱該線程占有臨界資源，直到這段程序執(zhí)行完，才釋放鎖。只有鎖被釋放后，其他線程才可以訪問這些臨界資源。用關(guān)鍵字synchronized定義臨界區(qū)的語句形式是：synchronized

(expression)

statement其中，expression代表類的名字，它是可選項(xiàng)；statement可以是一個(gè)方法，也可以是一個(gè)語句或一個(gè)語句塊，最常見的是一個(gè)方法。下面通過一個(gè)例子來說明線程的同步問題。第12章

多

線

程Wait_Notify

程序CubbyHole.java創(chuàng)建用戶的線程子類Producer:產(chǎn)生數(shù)據(jù)（存數(shù)據(jù)）;