实验7_多线程编程.doc

实验7-多线程编程7.1 实验目的(1) 掌握多线程编程的特点；(2) 了解线程的调度和执行过程；(3) 掌握资源共享访问的实现方法。7.2 知识要点7.2.1线程的概念(1) 线程是程序中的一个执行流,多线程则指多个执行流;(2) 线程是比进程更小的执行单位,一个进程包括多个线程;(3) Java语言中线程包括3部分:虚拟CPU、该CPU执行的代码及代码所操作的数据。(4) Java代码可以为不同线程共享，数据也可以为不同线程共享；7.2.2 线程的创建(1) 方式1：实现Runnable接口Thread类使用一个实现Runnable接口的实例对象作为其构造方法的参数，该对象提供了run方法，启动Thread将执行该run方法；(2) 方式2：继承Thread类重写Thread类的run方法；7.2.3 线程的调度(1) 线程的优先级l 取值范围110，在Thread类提供了3个常量，MIN_PRIORITY=1、MAX_ PRIORITY=10、NORM_PRIORITY=5；l 用setPriority()设置线程优先级，用getPriority()获取线程优先级；l 子线程继承父线程的优先级，主线程具有正常优先级。(2) 线程的调度：采用抢占式调度策略，高优先级的线程优先执行，在Java中，系统按照优先级的级别设置不同的等待队列。7.2.4 线程的状态与生命周期说明：新创建的线程处于“新建状态”，必须通过执行start()方法，让其进入到“就绪状态”，处于就绪状态的线程才有机会得到调度执行。线程在运行时也可能因资源等待或主动睡眠而放弃运行,进入“阻塞状态”,线程执行完毕，或主动执行stop方法将进入“终止状态”。7.2.5 线程的同步-解决资源访问冲突问题(1) 对象的加锁所有被共享访问的数据及访问代码必须作为临界区，用synchronized加锁。对象的同步代码的执行过程如图14-2所示。synchronized关键字的使用方法有两种： l 用在对象前面限制一段代码的执行，表示执行该段代码必须取得对象锁。l 在方法前面，表示该方法为同步方法,执行该方法必须取得对象锁。(2) wait()和notify()方法用于解决多线程中对资源的访问控制问题。l wait()方法：释放对象锁，将线程进入等待唤醒队列；l notify()方法：唤醒等待资源锁的线程，让其进入对象锁的获取等待队列。(3) 避免死锁指多个线程相互等待对方释放持有的锁，并且在得到对方锁之前不会释放自己的锁。7.3 样例程序样例1：利用多线程编程编写一个龟兔赛跑程序。 乌龟：速度慢，休息时间短； 兔子：速度快，休息时间长； 【参考程序1】字符方式下实现方案class Animal extends Thread int speed; /速度public Animal( String str,int speed) super(str); /线程名用动物名代表 this.speed=speed; public void run() int distance=0; int sleepTime; while (distance=1000) System.out.println(getName()+is at+distance); try distance+=speed; /每次跑的距离简单用速度计算 sleepTime=(int)( speed+Math.random()*speed); /速度快休息时间要长 sleep(sleepTime); catch (InterruptedException e) public class Race public static void main(String arg) Animal a1, a2; a1=new Animal(rabit,100); a2=new Animal(turtle,20); a2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); /让乌龟的运行优先级更高 a1.start(); a2.start(); 【编程技巧】(1) 速度快，跑的距离增加也快，这里简单地将速度加到距离上，未考虑跑的时间；(2) 为了让乌龟得到更多的运行机会，采取两项措施，一让线程的睡眠时间与速度成正比，二是让乌龟得到更高的优先级。【参考程序2】图形方式下，图14-3为程序的运行演示。import java.awt.*;public class runner extends Applet implements Runnable int BeginX=200,EndX=400; /起点和终点的x坐标int RabbitX = BeginX,RabbitY=100; /兔子的起点int TortoiseX=BeginX, TortoiseY=200; /乌龟的起点int RabbitRestTime=800,TortoiseRestTime=50; /各自休息时间int RabbitSpeed=15,TortoiseSpeed=1; /各自速度int state=0; /比赛状态， 0代表比赛进行中，1代表兔子赢，2代表乌龟赢Thread rabbit;Thread tortoise;public void init() rabbit = new Thread(this,rabbit); /创建名为rabit的线程 tortoise = new Thread(this,tortoise); /创建名为tortoise的线程 public void paint(Graphics g) g.drawString(龟,TortoiseX,TortoiseY); g.drawString(兔,RabbitX,RabbitY); g.setColor(Color.red); for(int j=70;jEndX) RabbitX=EndX; else if(currentRunning.equals(tortoise) /是乌龟try Thread.sleep(int)(Math.random()*TortoiseRestTime); catch(InterruptedException e) TortoiseX+=TortoiseSpeed; if(TortoiseX EndX) TortoiseX=EndX; if (RabbitX = EndX) state=1; else if ( TortoiseX = EndX) state=2; repaint(); 【编程技巧】(1) 创建两个代表兔子和乌龟的线程，根据线程名决定各自的速度和休息时间。(2) 根据是否到达终点决定state值的变化；(3) 线程的run方法内的循环条件是state值为0。样例2：编写一个使用继承Thread类的方式实现多线程的程序。该类有两个属性，一个字符串代表线程名，一个整数代表该线程要休眠的时间。线程执行时，显示线程名和休眠时间。另外，再定义一个测试类，该类创建多个线程对象以展示执行时间。【参考程序】class ThreadDemo extends Threadprivate String whoAmI;private int delay;public ThreadDemo(String s, int d)whoAmI = s;delay = d;public void run()tryThread.sleep(delay);catch(InterruptedException e)System.out.println(e.getMessage();System.out.println(Hello! I am + whoAmI + , I slept + delay+ milliseconds);public class MultiThreadpublic static void main(String args)ThreadDemo t1, t2, t3,t4,t5;t1 = new ThreadDemo(贝贝,(int)(Math.random()*1000);t2 = new ThreadDemo(晶晶,(int)(Math.random()*1000);t3 = new ThreadDemo(欢欢,(int)(Math.random()*1000);t4 = new ThreadDemo(盈盈,(int)(Math.random()*1000);t5 = new ThreadDemo(妮妮,(int)(Math.random()*1000);t1.start();t2.start();t3.start();t4.start();t5.start();【编程技巧】(1)在运行中利用随机数产生01s的休眠时间。(2)按题目要求，使用带两个参数的构造函数；7.4 上机练习 基本题1）编写一个多线程类，该类的构造方法调用Thread类字符串参数的构造方法，建立自己的线程名，然后随机生成一个休眠时间，再将自己的线程名和休眠多长时间显示出来。该线程运行后，休眠一段时间，改时间就是在构造方法中生成的时间。最后编写一个测试类，创建多个不同名字的线程，并测试其运行情况。class MyThread extends Threadint sleepTime;根据要求编写程序 提高题1） 编写生产者/消费者问题的应用程序。设缓冲区的大小为6.生产者以0200ms的速度随机产生30个小写字母，并将其放入缓冲区中，消费者以02s的速度取出字母，并显示在屏幕上。2） 加法程序。请编写一个程序，先产生一个大于10的随机整数n，再产生n个随即数并存放于数组中，然后将这n个数相加，并求出这n个数的和s1，同时计算出s1所需的时间t1。接着让程序创建两个线程并发地进行相加运算，其中，一个线程计算前一半数之和s21，另一个线程计算后一半数之和s22，然后将s21和s22这两个数相加得到和s2,计算采用双线程进行求和所花时间t2。请比较s1和s2，以及t1和t2的大小。注：在计算采用双线程求和的时间t2时，只要计算从创建双线程到最终得到s2的时间间隔就可以了。7.5 思考题1）什么原因可导致线程停止执行。A有更高优先级的线程开始执行；B线程调用了 wait()方法；C线程调用了yield()方法；D线程调用了 pause()方法；E线程调用了 sleep() 方法。2）哪个方法是实现Runnable接口所需的？Await() Brun() Cstop()Dupdate() Eresume()3）以下代码的调试结果为?public class Bground extends Threadpublic static void main(String argv) Bground b = new Bground(); b.run();public void start() for (int i = 0; i 10; i+) System.out.println(Value of i = + i); A编译错误，没有定义线程的run方法；B由于没有定义线程的run方法，而出现运行错误；C. 编译通过，运行输出 values 0 to 9 D. 编译通过，运行无输出4) 有关线程的叙述正确的有：A通过继承Thread类或实现Runnable接口，可以获得对类中方