10 java多线程

第十章多线程,2,本讲内容,11.1线程的概念11.2线程的状态11.3多线程编程11.4线程同步,3,11.1线程的概念,人们常说做事情要一心一意，不能三心二意。在现实世界中，其实很多事情可以并发执行的。比如，人体在接受外界信息时，视觉、嗅觉、听觉、味觉、触觉这些感知器官统统都是并发执行的。所谓眼观六路、耳听八方。随着科学技术的发展，计算机也进入了三心二意的时代。大家在使用计算机的时候，可以同时运行两个甚至两个以上的程序：比如一边听歌、一边上网看新闻，还可以同时下载电影。,4,11.1线程的概念,那么计算机中怎样才可以实现多个程序的同时运行呢？虽然，在计算机中这些程序似乎同时在运行，但事实并非如此。除非你的计算机上装有两个CPU(双核处理器)，否则同一时刻只能运行一个程序。,5,11.1线程的概念,如果CPU只有一个，这时就遇到这样的问题，到底怎样才能既听歌又能看网页呢？操作系统的进程并发机制可以帮助我们实现这一目的。实际情况是由操作系统负责管理CPU等硬件资源的分配，通过采用时间片原理，以非常小的时间间隔交替执行多个程序。因此，给我们大家一种多个程序被同时执行的错觉，即并发执行。,上网,听歌,6,我们把支持并发执行的操作系统称为多任务操作系统。操作系统不仅要管理计算机的各个硬件资源(例如CPU)的分配，还要管理软件的执行。操作系统对于程序的管理是通过这样一种方式，即为每个程序都建立一个进程，然后通过对进程进行管理从而间接的管理程序。,7,每个进程又可以进一步细分成多个线程，多线程意味着一个程序的多行语句同时执行。程序员可以在程序中加入多线程，每个线程完成程序的一部分功能，并可以和其他线程并发执行。例如，我们在网上在线看电影，一般不需要等到电影下载完才观看，而是一边下载，一边看。这时就启动了两个线程，一个线程用来下载，另一个用来播放已经下载的数据。,8,程序进程线程,程序是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。是一段静态的代码。进程是程序的一次执行过程，是系统进行调度和资源分配的一个独立单位。是动态的概念。线程是比进程更小一级的执行单元。一个进程在其执行过程中，可以产生多个线程，形成多条执行线索。每个线程也有它自身的产生、存在和消亡的过程，也是一个动态的概念。,9,程序进程线程,为什么要引入线程？线程创建、销毁和切换的负荷远小于进程；可以降低系统的负荷，主要是CPU的负担。,10,进程与多线程,进程是正在运行的一个程序。程序：静态对象进程：动态过程。操作系统会为每个进程分配一段内存空间，包括：代码、数据以及堆栈等资源。多线程是指在进程内部同时存在几个执行体，按几条不同的执行线索共同工作。线程不能独立存在，必须存在于进程内部，多线程之间共享该进程的内存。进程之间并发执行，而多线程则实现了进程内部的并发。,11,传统进程的并发执行,并发执行,12,多线程进程的并发执行,并发执行,进程内部并发执行,进程内部并发执行,13,Java与多线程,Java语言的一个重要特点就是对多线程的支持，它使得编程人员可以很方便地开发出具有多线程功能、能同时处理多个任务的应用程序。每个Java程序都有一个隐含的主线程。Application：main方法Applet小程序：主线程指挥IE浏览器加载并执行Java小程序。,14,11.2线程的状态,要想实现多线程，必须在主线程(main方法)中创建新的线程对象。Java使用Thread类及其子类的对象来表示线程。线程从创建到执行完毕的整个过程叫做线程的生命周期。,15,11.2线程的状态,一个线程在其生命周期内总是处于某种状态：创建：当一个线程对象被声明并创建后，它处于“创建”状态；就绪：线程对象调用start()方法后，将进入“就绪”状态，处于“就绪”状态的线程不是立即执行，而是进入就绪队列，等待CPU；运行：当就绪队列中具有最高优先级的就绪线程被调度并获得CPU时，便进入“运行”状态，执行run()方法，run方法中定义了线程的操作和功能；非运行：处于“运行”状态的线程可能因为某些原因(例如人为挂起)进入“非运行”状态，让出CPU并临时中止自己的执行；停止：线程完成了它的全部工作或调用stop()方法强制中止线程，线程就进入“停止”状态。,16,线程的生命周期,就绪,停止,非运行,运行,创建,start(),run(),sleep(),wait(),notify(),stop(),CPU调度,17,11.3多线程编程,Java中有两种方法来创建一个新的线程：继承Thread类实现Runnable接口无论采用哪种方法，都要使用到Thread类及其相关的方法。Thread类的方法start(),run(),stop()创建线程和创建普通类的对象其实是一样的。,18,11.3.1创建线程,1.继承Thread类来创建线程Thread类综合了一个线程所需的变量和方法。当创建一个Thread类的对象之后，一个新的线程就诞生了。每个线程都是通过执行run()方法来完成其功能和操作的。run()方法又称为线程体。但是由于Thread类中的run()方法是个空方法，所以我们必须继承Thread类，并且在子类中重写Thread类的run()方法，把线程需要完成的功能添加到该方法中。,19,classOppositeThreadextendsThreadintnum;OppositeThread(intnum)this.num=num;publicvoidrun()/重写Thread类中的run()方法System.out.println(-num);publicstaticvoidmain(Stringargs)OppositeThreadp=newOppositeThread(18);/创建线程p.start();/启动线程p,注意：当我们要启动一个线程时，不是直接调用run()方法，而是调用start()方法。start()方法产生运行线程所需的资源，并且自动调用run()方法。,20,classE11_2extendsThreadintcount=1,number;publicE11_2(intnum)number=num;System.out.println(创建线程+number);publicvoidrun()/重写Thread类中的run()方法while(true)System.out.println(线程+number+,第+count+次循环);if(+count=3)return;publicstaticvoidmain(Stringargs)for(inti=0;i6;i+)newE11_2(i+1).start();/创建并启动线程,创建类E11_2的对象，即线程,21,Thread类的有关方法,voidstart();StringgetName();/返回线程的名称run();staticvoidsleep(时间);stop();/强制结束线程booleanisAlive();/返回boolean值,表明线程是否存在staticcurrentThread();/返回当前线程,22,2.实现Runnable接口来创建线程,首先定义一个实现Runnable接口的类，在该类中定义自己的run()方法，然后以该类的对象作为参数调用Thread类的构造方法来创建一个线程。最后，同样使用start()方法启动线程。,23,classE11_3implementsRunnableintcount=1,number;publicE11_3(intnum)number=num;System.out.println(创建线程+number);publicvoidrun()/重写Thread类中的run()方法while(true)System.out.println(线程+number+：计数+count);if(+count=3)return;publicstaticvoidmain(Stringargs)for(inti=0;i8;i+)newThread(newE11_3(i+1).start();,创建类E11_3的对象，非线程,创建类Thread的对象，即线程,启动线程,24,11.3.2线程的优先级和调度,每个线程都有自己的优先级，通常用三个常量表示：MAX_PRIORITY10;MIN_PRIORITY1;NORM_PRIORITY5;getPriority()返回线程的优先级setPriority(intnewPriority)设置线程的优先级每个新线程都继承它的父线程的优先级。优先级高的线程将先于优先级低的线程执行。,25,classE11_4publicstaticvoidmain(Stringargs)System.out.println(线程名t优先级);Threadcurrent=Thread.currentThread();/返回当前线程对象mainSystem.out.println(current.getName()+t+current.getPriority();Threadt1=newRunner();/创建线程对象t1Threadt2=newRunner();/创建线程对象t2Threadt3=newRunner();/创建线程对象t3t1.setName(First);t2.setName(Second);t3.setName(Third);t2.setPriority(Thread.Max_PRIORITY);/设置线程t2的优先级t1.start();t2.start();t3.start();/启动线程classRunnerextendsThreadpublicvoidrun()/重写Thread类中的run()方法System.out.println(this.getName()+t+this.getPriority();,26,程序运行结果,线程名优先级main5Second10First5Third5,由于main线程是程序的入口，所以首先启动，而Second线程的优先级比另外两个高，所以在main之后启动。,27,11.4线程同步,问题的提出有时同时运行的多个线程需要共享数据，为了保证数据操作的完整性，Java引入互斥机制，用来保证任一时刻只有一个线程访问共享数据。例如，同一时刻一个线程A正在处理数据，而另一个线程B开始读取该数据，线程B没有等到线程A处理完数据就去读取数据，肯定会导致一个错误的结果。,28,问题的解决Java采用synchronized关键字来给需要访问共享数据的方法加锁；被加锁的方法称为同步方法。一次只能有一个同步方法是活动的，其他同步方法必须等待该方法访问完共享数据才能访问它。,29,堆栈就是一个典型的共享数据，必须互斥地访问。publicclassstackinti=0;chardata=newchar7;publicsynchronizedvoidpush(charc)datai=c;i+;publicsynchronizedcharpop()i-;returndatai;,30,i