Java的多线程机制课件

1、Java的多线程机制,1,JAVA 语言,第11讲 JAVA的多线程机制,2021/4/11,Java的多线程机制,2,序,上一讲回顾 设计JAVA GUI程序的主要流程。 JAVAGUI的事件处理机制。 JAVAGUI常用组件的用法 常用属性、方法、事件,2021/4/11,Java的多线程机制,3,序,示例11-1 未使用多线程技术的记数程序。程序功能要求：当用户单击“Start”按钮时，开始计数，计数过程中单击“Close”按钮时，停止计数并关闭应用程序。,程序代码见Counter .java,2021/4/11,Java的多线程机制,4,学习要点,掌握多线程的概念 掌握创建线程的方法

2、了解线程同步、死锁的概念 掌握多线程在实际编程中的应用方法,2021/4/11,Java的多线程机制,5,11.1 线程与多线程,11.1.1概述 什么是进程？ 进程是程序在其数据集合上的运行过程，是资源分配和调度的独立单位。 什么是线程？ 线程又称轻型进程，是程序运行的最小单位。 在具有线程的操作系统中，进程是分配资源的最小单位，线程是调度基本单位。,2021/4/11,Java的多线程机制,6,进程与多线程,2021/4/11,Java的多线程机制,7,示例,示例11-2使用线程技术的记数程序。 程序代码见CounterThread .java 。,上述示例间的区别？,2021/4/11,

3、Java的多线程机制,8,线程的调度,调度策略 时间片,1,2,Java的调度方法 同优先级线程组成先进先出队列，使用时间片策略 对高优先级，使用优先调度的抢占式策略,抢占式：高优先级的线程抢占CPU,2021/4/11,Java的多线程机制,9,11.1.2 线程的模型,当Java程序启动时，一个线程立刻运行，该线程通常叫做程序的主线程（main thread）。每个Java程序都有一个隐含的主线程。 主线程的重要性 它是产生其他子线程的线程。 通常它必须最后完成执行，因为它执行各种关闭动作。,2021/4/11,Java的多线程机制,10,尽管主线程在程序启动时自动创建，但它可以由一个Th

4、read对象控制。 示例11-3 ChangeMainThread.java,2021/4/11,Java的多线程机制,11,线程的概念模型,2021/4/11,Java的多线程机制,12,11.1.2 线程的状态,每个线程都是通过某个特定Thread对象的方法run( )来完成其操作的，方法run( )称为线程体。 java线程的状态：创建状态、可运行状态、不可运行状态、死亡状态。,2021/4/11,Java的多线程机制,13,线程的状态及其转换,New,Runnable,Not Runnable,Dead,new Thread,1. 创建状态(new Thread)执行下列语句时，线程就

5、处于创建状态： Thread myThread = new MyThreadClass( );,2021/4/11,Java的多线程机制,14,线程的状态及其转换,New,Runnable,Not Runnable,Dead,new Thread,start,2. 可运行状态( Runnable )Thread myThread = new MyThreadClass( );myThread.start( );,2021/4/11,Java的多线程机制,15,线程的状态及其转换,New,Runnable,Not Runnable,Dead,new Thread,start,sleep、wait

6、、suspend、I/O阻塞,3. 不可运行状态（Not Runnable,也称阻塞状态Blocked ）进入不可运行状态的原因有： 调用sleep（）、suspend（）、wait（） 、输入输出流中发生线程阻塞。,sleep结束、notify、resume、IO操作完成,2021/4/11,Java的多线程机制,16,线程的状态及其转换,New,Runnable,Not Runnable,Dead,new Thread,start,sleep、wait、suspend、I/O阻塞,sleep结束、notify、resume、IO操作完成,run方法退出stop方法调用,stop方法调用,y

7、ield,4. 死亡状态（Dead） (1)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，已被取消。） (2)isAlive方法：1)当该线程为可运行或被阻塞的线程时，返回true；2)否则，返回false。,2021/4/11,Java的多线程机制,17,11.1.3 守护线程,守护线程(Daemon)具有最低的优线级，用于为系统中的其他对象和线程提供服务。如UNIX中的服务器程序。 相关操作方法： setDaemon()置线程为守护线程，在线程创建前调用 isDaemon()判断一个线程是否为守护线程。 示例11-4 DaemonTest.jav

8、a,2021/4/11,Java的多线程机制,18,11.2 创建线程,Thread类是java.lang包中的一个专门用来创建线程和对线程进行操作的类。 实现多线程的两种编程方法 继承 Thread 类 实现 Runnable 接口,2021/4/11,Java的多线程机制,19,11.2.1 多线程的实现方法,方法1. 声明一个 Thread 类的子类，并覆盖 run() 方法。 class mythread extends Thread public void run( ) /* 覆盖该方法*/ ,2021/4/11,Java的多线程机制,20,生成与运行线程 方法1,2021/4/11

9、,Java的多线程机制,21,建立线程,2021/4/11,Java的多线程机制,22,Easy? Lets try it!,扩展Thread类创建线程 示例11-5：Consumer.java,2021/4/11,Java的多线程机制,23,Thread类主要方法总结,启动线程：start() 有关线程执行的控制： stop()、suspend()、resume() 有关调度控制 Thread.sleep(10); /低优先级的线程也可以获得执行 Thread.yield(); /同优先级的线程可以获得执行 suspend(); /暂停本线程,2021/4/11,Java的多线程机制,24,

10、生成与运行线程 方法2,方法2. 声明一个实现 Runnable 接口的类，并实现 run() 方法。 class mythread implements Runnable public void run( ) /* 实现该方法*/ ,2021/4/11,Java的多线程机制,25,生成与运行线程 方法2,class MyRun implements Runnable public void run() 线程体 MyRun mr = new MyRun(); Thread t1 = new Thread(mr) ; t1.start(); /Thread实例用于线程控制,2021/4/11,J

11、ava的多线程机制,26,Easy? Lets try it!,实现Runnable接口创建线程 示例11-6：MyThread.java,2021/4/11,Java的多线程机制,27,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()。,应该用哪一种方法创建线程？,2021/4/11,Java的多线程机制,28,使另一个线程获得运行的三

12、种方法,让处于运行状态的线程调用: Thread.sleep()方法。 Thread.yield()方法。 另一个线程的join()方法。,2021/4/11,Java的多线程机制,29,11.2.3 创建多线程,示例11-7：CounterMultiThread.java,2021/4/11,Java的多线程机制,30,11.3 多线程程序设计,引入多线程的优点与缺点。 当多个线程共享一些数据，引起共享资源的竞争，会导致一些意想不到的错误。 需要解决的问题： 线程的同步（线程之间的配合），互斥（一线程等待另一线程的运行），优先级的设置，以及多线程引起的死锁等。,2021/4/11,Java的

13、多线程机制,31,11.3.1 多线程同时运行,多线程同时运行，即多个线程间没有相互制约关系。 示例11-8 MultiCounterThread.java 不同环境下程序的运行结果可能不同!,2021/4/11,Java的多线程机制,32,11.3.2 多线程优先级调度,Java 中的线程优先级是在 Thread 类中定义的常量 NORM_PRIORITY : 值为 5 MAX_PRIORITY : 值为 10 MIN_PRIORITY : 值为 1 缺省优先级为 NORM_PRIORITY,2021/4/11,Java的多线程机制,33,有关优先级的方法有两个： final void se

14、tPriority(int newp) : 修改线程的当前优先级 final int getPriority() : 返回线程的优先级 示例11-9 PriorityDemo.java,2021/4/11,Java的多线程机制,34,11.3.3 多线程的互斥和同步,有时两个或多个线程可能会试图同时访问一个资源 例如，一个线程可能尝试从一个文件中读取数据，而另一个线程则尝试在同一文件中修改数据 在此情况下，这两个线程所处理的数据会一致吗？怎样确保数据的一致性？,2021/4/11,Java的多线程机制,35,两种方式实现互斥：,1、使用互斥方法 synchronized void method

15、A() 2、使用互斥块 synchronized(object) /要互斥的语句 ,2021/4/11,Java的多线程机制,36,实现synchronized 方法中被调用的线程间通信的方法： wait() 使被调用的线程进入等待状态，直到其他线程调用 notify( ) 方法。 notify()通知同一对象上第1个调用 wait()的线程。 notifyAll()通知调用 wait() 的所有线程，具有最高优先级的线程将先运行。 wait() + notify() + 标志变量：可协调、同步不同线程的工作,2021/4/11,Java的多线程机制,37,线程的同步与互斥,线程间需协调与通讯

16、：生产者/消费者问题,示例11-10：生产者-消费费者问题ProducerConsumerProblem.java,2021/4/11,Java的多线程机制,38,11.3.4 死锁,当一个线程等待由另一个线程持有的锁，而后者正在等待已被第一个线程持有的锁时，就会发生死锁。 Java不监测也不试图避免这种情况。因而保证不发生死锁就成了程序员的责任。 示例11-11： DaemonTest.java,2021/4/11,Java的多线程机制,39,class Operator implements Runnable Operator anotherOperator; synchronized p

17、ublic void methodA() System.out.println(Thread.currentThread().getName()+:begin methodA); tryThread.sleep(200);catch(Exception e) System.out.println(Thread.currentThread().getName()+:call another methodA); anotherOperator.methodA(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+:end methodA);

18、public void run() methodA(); ,2021/4/11,Java的多线程机制,40,死锁,public class DeadLockTest public static void main(String args) Operator o1=new Operator(); Operator o2=new Operator(); o1.anotherOperator=o2; o2.anotherOperator=o1; Thread t1=new Thread(o1); Thread t2=new Thread(o2); t1.start(); t2.start(); ,O

19、perator1,methodA(),t1,Operator2,methodA(),t2,2021/4/11,Java的多线程机制,41,11.4 多线程的控制,线程sleep()的时候并不释放对象的锁，但是wait()的时候却会释放对象的锁。 即在线程wait()期间，别的线程可以调用它的synchronized方法。 当线程调用了某个对象wait()方法之后，它就中止运行并释放那个对象锁了。,2021/4/11,Java的多线程机制,42,11.4.1 判断线程是否结束,方法一：在线程中调用isAlive() ，格式： final boolean isAlive( ) 如果所调用线程仍在运

20、行，isAlive()方法返回true，否则返回false。,2021/4/11,Java的多线程机制,43,方法二：在线程中调用join()更常用的方法是，格式： final void join( ) throws InterruptedException 该方法等待所调用线程结束。 示例11-12 JionDemo.java,2021/4/11,Java的多线程机制,44,11.4.2 线程阻塞,sleep()方法 suspend()和resume()方法 yield()方法 wait()和notify()方法,2021/4/11,Java的多线程机制,45,11.4.3 线程阻塞的处理,suspend()、resume()和stop()方法 示例11-13:Suspend.java,2021/4/11,Java的多线程机制,46,11.5 线程的应用,考虑到多线程编程的复杂性，是否需要多线程？何时需要多线程？ 多线程的核心在于多个代码块并发执行，本质特点在于各代码块之间的代码是乱序执行的（即执行的顺序不可预测）。,2021/4/11,Java