零点起飞学Java之线程.pptx

第8章 线 程,多线程编程是提高应用程序性能的重要手段之一。Java平台从开始就被设计成为多线程环境，从语言级上支持多线程。在Java语言中，提供了创建、启动、调度、同步等各种线程管理方法，下面会进行详细介绍。,8.1 什么是线程,多线程编程的目的是最大限度地利用CPU资源。当某一线程的处理不需要占用CPU，而只和I/O、内存等资源打交道时，让需要占用CPU资源的其他线程有机会获得CPU资源。要掌握多线程编程，需要弄清如下两个区别。,1进程与线程的区别,最初在Unix等多用户、多任务操作系统环境下，为了提高操作系统的并行性和资源利用率，提出了进程的概念。进程首先是个动态的过程，是程序的一次执行。进程用于表示应用程序在内存环境中执行的基本单元，通常有如下一些特点。 进程是操作系统环境中的基本成分、是系统资源分配的基本单位。 进程在执行过程中有内存单元的初始入口点，并且进程存活过程中始终拥有独立的内存地址空间。 进程的生存期状态包括创建、就绪、运行、阻塞和死亡等类型。,1进程与线程的区别,从用户角度来看，进程是应用程序的一个执行过程。从操作系统核心角度来看，进程代表的是操作系统分配的内存、CPU时间片等资源的基本单位，是为正在运行的程序提供的运行环境。 随着对计算能力需求的不断增长，计算机系统中的资源也显得越发宝贵。频繁的进程状态切换会消耗大量的系统资源，为解决此问题，提出了线程的概念。线程仍然是处理器调度的基本单位，但不再是资源分配的单位。线程的状态切换比进程切换的负担要小得多。Java语言从开始就被设计成为多线程环境，从语言级别上支持多线程。,2线程对象和线程的区别,另一个重要的区别是线程对象和线程的区别。线程对象是指可以产生线程的对象，如在Java语言中的Thread对象、Runnable对象。线程是指正在执行的一个指令序列。在Java语言中是指从一个线程对象的start()方法执行开始，运行run()方法体中的那一段相对独立的过程。 对线程概念有了基本认识之后，下面章节就详细介绍Java语言中的多线程编程方法。,8.2 使用线程,要想执行一个线程，首先需要对其进行创建和启动。线程的创建完成线程的定义，实现线程执行时所需完成的功能；线程的启动是对实例化的线程进行启动，使其获得执行的机会。对这两部分内容，下面分别进行介绍。,8.2.1 创建线程,要使用线程，首先需要创建线程。在Java语言中，创建线程有两种方式，可以继承java.lang.Thread类或者实现Runnable接口。下面对这两种创建方式分别进行介绍。,1继承Thread类,Java语言中定义了线程类Thread。用户可以通过继承Thread类，覆盖其run()方法创建自己的线程类。通常继承Thread类创建线程的语法格式如图8.1所示。,2实现Runnable接口,另一种创建线程类的方式是实现Runnable接口。如果自定义的线程类还要继承其他类，这时就不能采用第一种方式来创建。由于Java语言不支持类的多继承，却可以实现多个接口，所以这种情况可以采用实现Runnable接口的方式创建。通常实现Runnable接口创建线程的语法格式如图8.2所示。,8.2.2 启动线程,线程创建完成后，通过线程的启动来执行线程。类Thread定义了start()方法用来完成线程的启动。针对两种不同的线程创建方式，下面分别介绍其启动方法。,1继承Thread类方式线程的启动,继承Thread类方式的线程启动非常简单，只要创建线程类实例后调用其start()方法即可。启动线程的语法格式如图8.3所示。 start()方法是类Thread定义的方法，通常不建议对其覆盖。,2实现Runnable接口线程的启动,实现Runnable接口创建的线程首先转换为Thread类，然后调用Thread类的start()方法启动线程。通常将实现了Runnable接口创建的线程类实例作为构造方法参数，使用Thread的构造方法转换为Thread类。启动线程的语法格式如图8.4所示。,8.3 线程的生命周期,线程从其创建到死亡具有一个完整的生命周期，在整个生命周期中处于各种状态。线程的状态表明线程当前可以进行的活动。一个生命周期内的线程主要包括创建、就绪、运行、阻塞、死亡状态，如图8.5所示。,1创建,在线程类使用new关键字实例化之后且在调用start()方法之前，线程处于创建状态。处于创建状态的线程仅仅分配了内存空间，属于生命周期的初始状态。,2就绪,在线程调用了start()方法后即处于就绪状态。处于就绪状态的线程具备了除CPU之外运行所需的所有资源。就绪状态线程排队等待CPU，由系统调度为其分配。,3运行,处于就绪状态的线程获得CPU之后即处于运行状态。处于运行状态的线程才开始真正执行线程run()方法的内容。,4阻塞,处于运行状态的线程如果因为某种原因不能继续执行，则进入阻塞状态。阻塞状态与就绪状态的不同是：就绪状态只是因为缺少CPU而不能执行，而阻塞状态是由于各种原因引起线程不能执行，不仅仅是缺少CPU。引起阻塞的原因解除以后，线程再次转为就绪状态，等待分配CPU运行。,5死亡,当线程执行完run()方法的内容或被强制终止时，线程处于死亡状态，线程的整个生命周期结束。 线程在整个生命周期中始终处于某种状态，从一种状态到另一种状态的转换由线程调度方法实现。,8.4 线程的调度,处于生命周期中的线程，通过调度实现各种状态间的转换。线程的调度是使用各种线程调度方法，如setPriority()、sleep()、yield()、join()等，对线程进行不同的操作。对于各种线程调度方法，下面分别进行介绍。,8.4.1 线程优先级,线程优先级是指线程在被系统调度执行时的优先执行级别。在多线程程序中，往往是多个线程同时等待被调度执行。然而，每个线程的重要程度通常不一样，在同等条件下，有些重要线程需要优先执行。在Java语言中，通过调用setPriority()方法为线程设置优先级。优先级用110的数字表示，数字越大，优先级越高。,8.4.2 线程休眠sleep(),对于正在执行的线程，可以调用sleep()方法使其放弃CPU进行休眠，此线程转为阻塞状态。sleep()方法包含long型的参数，用于指定线程休眠的时间，单位为毫秒。sleep()方法还会抛出可控异常InterruptedException，程序需要对此异常进行处理。下面通过示例讲述sleep()方法的使用。,8.4.3 线程让步yield(),对于正在执行的线程，可以调用yield()方法使其重新排队，将CPU让给排在后面的线程，此线程转为就绪状态。另外，yield()方法只让步给高优先级或同等优先级的线程，如果后面是低优先级线程，则继续执行此线程。yield()方法没有参数，也没有声明抛出任何异常。下面通过示例讲述yield()方法的使用。 注意：由于不能确定线程间何时作出让步，故程序每次输出结果都不相同。,8.4.4 线程等待join(),对于正在执行的线程，可以调用join()方法等待其结束，然后再执行其他程序。join()方法有几种重载形式。其中，不带任何参数的join()方法，等待线程执行结束为止，其他重载形式可参考JDK API。Join()方法也会抛出可控异常InterruptedException，程序需要对此异常进行处理。下面通过示例讲述join()方法的使用。,8.5 线程之间同步,当多个线程操作同一个共享资源时，比如读写同一个变量，存在着资源竞争的问题。为了解决此类问题，需要使用同步机制。在Java语言中，利用synchronized关键字实现线程同步。同步方法的语法格式如图8.6所示