CH7-Java多線程編程.ppt

1、Java多線程編程,第7章,2,7.1 引言和本章任務,線程和進程的概念以及二者的聯系和區(qū)別； Java語言如何創(chuàng)建多線程？ Java語言支持的線程狀態(tài)有哪些？這些狀態(tài)之間是如何變遷的？ 線程優(yōu)先級在Java語言中是如何規(guī)定和實現的？ 線程同步機制：synchronized保留字的使用、wait-notify機制等。,3,7.2 基礎知識鏈接,4,7.2.1 線程與進程,進程是指一種“自包容”的運行程序，有自己的地址空間。 與進程相關的數據結構通常稱為進程控制塊（Process Control Block），進程控制塊掌握著所有與內存相關的東西：全局地址空間、文件句柄等等諸如此類的東西。 線程

2、和進程其實都是操作系統(tǒng)內部的一種數據結構,5,線程與進程(2),線程的數據結構與進程相反，僅僅只包括執(zhí)行這些指令的信息。它包含當前的運行上下文（context）：如寄存器（register）的內容、當前指令在運行過程中的指令流中的位置、方法的本地參數和變量的運行時堆棧。 線程是一個能獨立執(zhí)行自身指令的控制流，但是線程本身不能單獨運行 運行時堆棧就是內存的一塊用來存儲本地變量和參數的區(qū)域，該區(qū)域是線程數據結構一部分。,6,7.2.2 Java線程創(chuàng)建方式 2-1,通過以下兩種方法創(chuàng)建 Thread 對象： - 聲明一個 Thread 類的子類，并覆蓋 run() 方法。 class mythre

3、ad extends Thread public void run( ) /* 覆蓋該方法*/ - 聲明一個實現 Runnable 接口的類，并實現 run() 方法。 class mythread implements Runnable public void run( ) /* 實現該方法*/ ,7,Java線程創(chuàng)建方式 2-2,要觸發(fā)一個新線程，使用 start() 方法，如： Mythread t = new Mythread(); t.start(); 在調用 start() 方法時，將創(chuàng)建一個新的控制線程，接著它將調用 run() 方法。 run() 方法中的代碼定義執(zhí)行線程所需的

4、功能。,8,創(chuàng)建線程示例,class MyThread1 extends Thread public static void main(String args) Thread t= Thread.currentThread(); System.out.println(主線程是: +t); MyThread1 ex = new MyThread1(); ex.start(); public void run() System.out.println(子線程是：+this); ,或者使用 implements Runnable,9,Thread 類的定義和常量,Thread類的定義 public

5、class Thread extends Object implements Runnable Thread類定義的常量 publicstaticfinalint MAX_PRIORITY 10 publicstaticfinalint MIN_PRIORITY 1 publicstaticfinalint NORM_PRIORITY 5,10,Thread 類的構造方法,Thread類的構造方法： Thread() Thread(Runnabletarget)/ Thread(Runnabletarget,Stringname) /target所指定的run方法將被調用，指定線程名 Thre

6、ad(Stringname) / Thread(ThreadGroupgroup,Runnabletarget) /線程組， Thread(ThreadGroupgroup,Runnabletarget,String name) / Thread(ThreadGroupgroup,Runnabletarget,String name,longstackSize) /指定所需的堆棧大小，不指定則為0,11,Thread 類中的重要方法 2-1,12,Thread 類中的重要方法 2-2,13,7.2.3 Java線程狀態(tài)與生命周期,Java線程狀態(tài) 可能使線程暫停執(zhí)行的條件,14,線程的狀態(tài) 4

7、-1,新建 (Born) : 新建的線程處于新建狀態(tài) 就緒 (Ready) : 在創(chuàng)建線程后，它將處于就緒狀態(tài)，等待 start() 方法被調用 運行 (Running) : 線程在開始執(zhí)行時進入運行狀態(tài) 睡眠 (Sleeping) : 線程的執(zhí)行可通過使用 sleep() 方法來暫時中止。在睡眠后，線程將進入就緒狀態(tài),15,線程的狀態(tài)4-2,等待 (Waiting) : 如果調用了 wait() 方法，線程將處于等待狀態(tài)。用于在兩個或多個線程并發(fā)運行時。 掛起 (Suspended) : 在臨時停止或中斷線程的執(zhí)行時，線程就處于掛起狀態(tài)。 恢復 (Resume) : 在掛起的線程被恢復執(zhí)行時

8、，可以說它已被恢復。,16,阻塞 (Blocked) 在線程等待一個事件時（例如輸入/輸出操作），就稱其處于阻塞狀態(tài)。 死亡 (Dead) 在 run() 方法已完成執(zhí)行或其 stop() 方法被調用之后，線程就處于死亡狀態(tài)。,線程狀態(tài)4-3,17,線程的狀態(tài) 4-4,18,可能使線程暫停執(zhí)行的條件,線程： 線程優(yōu)先級比較低，因此它不能獲得 CPU 時間。 使用 sleep( ) 方法使線程睡眠。 通過調用 wait( ) 方法，使線程等待。 通過調用 yield( ) 方法，線程已顯式出讓CPU控制權。 線程由于等待一個文件I/O事件被阻塞。,19,線程狀態(tài)的示例,class ThreadS

9、tateDemo extends Thread Thread t; public ThreadStateDemo() t=new Thread(this); System.out.println (線程 t 為新建！); System.out.println (線程 t 為就緒！); t.start(); public void run() try System.out.println (線程 t 在運行！); t.sleep(500); System.out.println(線程 t 在短時間睡眠后重新運行！); catch (InterruptedException IE) System.

10、out.println(線程被中斷); ,public static void main(String args) new ThreadStateDemo(); ,20,7.2.4 Java線程優(yōu)先級,Java 中的線程優(yōu)先級是在 Thread 類中定義的常量 NORM_PRIORITY : 值為 5 MAX_PRIORITY : 值為 10 MIN_PRIORITY : 值為 1 缺省優(yōu)先級為 NORM_PRIORITY 有關優(yōu)先級的方法有兩個： final void setPriority(int newp) : 修改線程的當前優(yōu)先級 final int getPriority() : 返

11、回線程的優(yōu)先級,21,7.2.5 Java線程同步機制,有時兩個或多個線程可能會試圖同時訪問一個資源 例如，一個線程可能嘗試從一個文件中讀取數據，而另一個線程則嘗試在同一文件中修改數據 在此情況下，數據可能會變得不一致 為了確保在任何時間點一個共享的資源只被一個線程使用，使用了“同步”,22,如何在 Java 中獲得同步,同步基于“監(jiān)視器”這一概念?！氨O(jiān)視器”是用作互斥鎖的對象。在給定時刻，只有一個線程可以擁有監(jiān)視器。 Java中所有的對象都擁有自己的監(jiān)視器 兩種方式實現同步： 使用同步方法 synchronized void methodA() 使用同步塊 synchronized(obje

12、ct) /要同步的語句 ,23,同步方法,class One synchronized void display(int num) System.out.print(+num); try Thread.sleep(1000); catch(InterruptedException e) System.out.println(中斷); System.out.println( 完成); ,進入某一對象的監(jiān)視器，就是調用被synchronized關鍵字修飾的方法。,class Two implements Runnable int number; One one; Thread t; public

13、Two(One one_num, int n) one=one_num; number=n; t=new Thread(this); t.start(); public void run() one.display(number); ,public class Synch public static void main(String args) One one=new One(); int digit=10; Two s1=new Two(one,digit+); Two s2=new Two(one,digit+); Two s3=new Two(one,digit+); s1.t.join

14、(); s2.t.join(); s3.t.join(); ,24,同步塊,如果無法在相關方法前加synchronized 修飾符，只需將對這個類定義的方法的調用放入一個synchronized 塊內就可以了。,class One void display(int num) System.out.print(+num); try Thread.sleep(1000); catch(InterruptedException e) System.out.println(中斷); System.out.println( 完成); ,class Two implements Runnable int

15、number; One one; Thread t; public Two(One one_num,int n) one=one_num; number=n; t=new Thread(this); t.start(); public void run() synchronized(one) one.display(number); ,25,7.3 案例7及其分析：時鐘顯示,具體分析見書上,26,7.4 擴展知識,27,7.4.1 管程機制 2-1,為避免輪流檢測，Java提供了一個精心設計的線程間通信機制，使用wait()、notify()和notifyAll()方法 。 這些方法是作為 O

16、bject 類中的 final 方法實現的。 這三個方法僅在 synchronized 方法中才能被調用。,28,管程機制 2-2,wait()方法告知被調用的線程退出監(jiān)視器并進入等待狀態(tài)，直到其他線程進入相同的監(jiān)視器并調用 notify( ) 方法。 notify( ) 方法通知同一對象上第一個調用 wait( )線程。 notifyAll() 方法通知調用 wait() 的所有線程，具有最高優(yōu)先級的線程將先運行。,29,管程機制示例,class ChopStick extends Thread boolean available; ChopStick() available=true; p

17、ublic synchronized void takeup() /取走筷子準備就餐 while(!available) try System.out.println(哲學家等待筷子); wait(); catch(InterruptedException e) available=false; System.out.println(哲學家狀態(tài)：就餐); public synchronized void putdown() /哲學家就餐后放下筷子 available=true; System.out.println(哲學家狀態(tài)：思考); notify(); public void run() takeup(); putdown(); ,30,管程機制示例,public class ChopStickTest private static ChopStick phi = new ChopStick5; public static void main(String args) for(int i=0;i5;i+) phii=