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第12章Java的线程,学习内容,线程简介多线程的互斥与同步,12.1线程简介,随着计算机的飞速发展，个人计算机上的操作系统也纷纷采用多任务和分时设计。将早期只有大型计算机才具有的系统特性带到了个人计算机系统中。一般可以在同一时间内执行多个程序的操作系统都有进程的概念。1.进程：每个进程都有独立的代码和数据空间（进程上下文），进程切换的开销大。2.线程：轻量的进程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程有独立的运行栈和程序计数器（PC），线程切换的开销小。3.多进程：在操作系统中，能同时运行多个任务程序。4.多线程：在同一应用程序中，有多个顺序流同时执行。,线程的概念模型,Java中的线程由三部分组成：1.虚拟的CPU，封装在java.lang.Thread类中；2.CPU所执行的代码，传递给Thread类；3.CPU所处理的数据，传递给Thread类；,线程体,Java的线程是通过java.lang.Thread类来实现的。当我们生成一个Thread类的对象之后,一个新的线程就产生了。下面的几个构造方法：publicThread（）；publicThread（Runnabletarget）；publicThread（Runnabletarget，Stringname）；publicThread（Stringname）；publicThread（ThreadGroupgroup，Runnabletarget）；publicThread（ThreadGroupgroup，Stringname）；其中，group指明该线程所属的线程组；target实际执行线程体的目标对象，它必须实现接口Runnable；name为线程名。,两种方法实现线程体：,（一）定义一个线程类，它继承线程类Thread并重写其中的方法run（）；（二）提供一个实现接口Runnable的类作为一个线程的目标对象；,线程体的构造,1通过继承类Thread构造线程体：参考示例：SimpleThread.java2通过接口构造线程体：参考示例：Clock.java,构造线程体的两种方法的比较：,1.使用Runnable接口1)可以将CPU，代码和数据分开，形成清晰的模型;2)还可以从其他类继承;3)保持程序风格的一致性。2.直接继承Thread类1)不能再从其他类继承;2)编写简单，可以直接操纵线程，无需使用Thread.currentThread()。,线程的状态,线程的状态续,1.创建状态(newThread)执行下列语句时，线程就处于创建状态：ThreadmyThread=newMyThreadClass();当一个线程处于创建状态时，它仅仅是一个空的线程对象，系统不为它分配资源。2.可运行状态(Runnable)ThreadmyThread=newMyThreadClass();myThread.start();,线程的状态续,3.不可运行状态（NotRunnable）进入不可运行状态的原因有如下几条：1)调用了sleep（）方法;2)调用了suspend（）方法;3)为等候一个条件变量，线程调用wait（）方法;4)输入输出流中发生线程阻塞;4.死亡状态（Dead）线程的终止一般可通过两种方法实现：自然撤消（线程执行完）或是被停止（调用stop()方法）。,12.2多线程的互斥与同步,前面所提到的线程都是独立的，而且异步执行，也就是说每个线程都包含了运行时所需要的数据或方法，而不需要外部的资源或方法，也不必关心其它线程的状态或行为。但是经常有一些同时运行的线程需要共享数据，此时就需考虑其他线程的状态和行为，否则就不能保证程序的运行结果的正确性。下面的示例说明了此问题。,临界资源问题,一个堆栈Stack类,publicclassStackintidx=0;/堆栈指针的初始值为0chardata=newchar6;/堆栈有6个字符的空间publicvoidpush(charc)/压栈操作dataidx=c;/数据入栈idx+;/指针向上移动一位publiccharpop()/出栈操作idx-;/指针向下移动一位returndataidx;/数据出栈,一个堆栈Stack类续,1)操作之前2)A执行push中的第一个语句，将r推入堆栈；,一个堆栈Stack类续,3)A还未执行idx+语句，A的执行被B中断，B执行pop方法，返回q：4A继续执行push的第二个语句：最后的结果相当于r没有入栈。产生这种问题的原因在于对共享数据访问的操作的不完整性。,互斥锁,为解决操作的不完整性问题，在Java语言中，引入了对象互斥锁的概念，来保证共享数据操作的完整性。关键字synchronized来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时，表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问。,互斥锁续,互斥锁续,publicclassStackintidx=0;/堆栈指针的初始值为0chardata=newchar6;/堆栈有6个字符的空间publicvoidpush(charc)synchronized(this)/this表示Stack的当前对象dataidx=c;idx+;publiccharpop()synchronized(this)/this表示Stack的当前对象idx-;returndataidx;,互斥锁续,synchronized除了象上面讲的放在对象前面限制一段代码的执行外，还可以放在方法声明中，表示整个方法为同步方法。publicsynchronizedvoidpush(charc)如果synchronized用在类声明中，则表明该类中的所有方法都是synchronized的。,多线程的同步,我们把系统中使用某类资源的线程称为消费者，产生或释放同类资源的线程称为生产者。代码示例：请参见SyncTest.java,多线程的同步续,类Producer是生产者模型，其中的run()方法中定义了生产者线程所做的操作，循环调用push()方法,将生产的20个字母送入堆栈中，每次执行完push操作后，调用sleep()方法睡眠一段随机时间，以给其他线程执行的机会。类Consumer是消费者模型，循环调用pop()方法,从堆栈中取出一个数据，一共取20次，每次执行完pop操作后，调用sleep()方法睡眠一段随机时间，以给其他线程执行的机会。,下面比较一下wait()、notify()和notifyAll()方法：,(1)wait,nofity,notifyAll必须在已经持有锁的情况下执行,所以它们只能出现在synchronized