实验五多线程程序设计(汽院含答案)

1、实验五 多线程程序设计实验目的1 掌握Java语言中多线程编程的基本方法2 掌握Runnable接口实现多线程的方法3 掌握Thread类实现多线程的用法实验导读1. 进程和线程的概念进程是程序一次动态执行的过程，对应从代码加载、执行到执行结束这样一个完整的过程，也是进程自身从产生、发展到消亡的过程。线程是比进程更小的执行单元，一个进程在执行过程中，可以产生多个线程。每个线程都有自身的产生、执行和消亡的过程。2. 线程的状态与生命周期l 新建：当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建状态。此时它已经有了相应的内存空间和其他资源。l 运行：线程创建之后就具备了运行

2、的条件，一旦轮到它来享用CPU资源时，即JVM将CPU使用权切换给该线程时，此线程的就可以脱离创建它的主线程独立开始自己的生命周期了(即run方法执行的过程)。l 中断：有4种原因的中断，CPU资源从当前线程切换给其他线程、执行了sleep(int millsecond)方法、执行了wait()方法、进入阻塞状态 。l 死亡：run方法结束。3. 线程的创建在Java语言中，与线程支持密切相关的是java.lang.Thread类和java.lang.Runnable接口。Runnable接口定义很简单，只有一个run方法。任何一个类如果希望自己的实例能够以线程的形式执行，都可以来实现Runn

3、able接口。继承Thread类和实现Runnable接口，都可以用来创建Thread对象，效果上并没有什么不同。继承Thread类的方法很明显的缺点就是这个类不能再继承其他的类了，而实现Runnable接口不会有这个麻烦。另外，在继承Thread类的代码中，this其实就是指当前正在运行的线程对象，如果使用实现Runnable接口的方式，要得到当前正在执行的线程，需要使用Thread.currentThread()方法。线程创建后仅仅是占有了内存资源，在JVM管理的线程中还没有这个线程，此线程必须调用start（）方法（从父类继承的方法）通知JVM，这样JVM就会知道又有一个新一个线程排队等

4、候切换了。注意：多次启动一个线程，或者启动一个已经运行的线程对象是非法的，会抛出IllegalThreadStateException异常对象。4. 线程的优先级同一时刻在等待队列中的线程会有很多个，它们各自任务的重要性有所不同。为了加以区分，使工作安排和资源分配时间更为合理，每个线程可以被赋予不同的优先级，让任务比较急的线程拥有更高的优先级，从而更快地进入执行状态。Java中提供了10个等级的线程优先级，最低为Thread.MIN_PRIORITY=1，最高为Thread.MAX_PRIORITY=10，默认优先级为Thread.NORM_PRIORITY=5。使用Thread类中的setP

5、riority(int)方法可以为线程指定优先级。5. 线程的常用方法l start() 方法：线程调用该方法将启动线程，使之从新建状态进入就绪队列排队，一旦轮到它来享用CPU资源时，就可以脱离创建它的线程独立开始自己的生命周期了。l run()方法：Thread类的run()方法与Runnable接口中的run()方法的功能和作用相同，都用来定义线程对象被调度之后所执行的操作，都是系统自动调用而用户程序不得引用的方法。系统的Thread类中，run()方法没有具体内容，所以用户程序需要创建自己的Thread类的子类，并重写run()方法来覆盖原来的run()方法。当run方法执行完毕，线程就

6、变成死亡状态。 l sleep(int millsecond) 方法：现程占有CPU期间，执行sleep方法来使自己放弃CPU资源，休眠一段时间。休眠时间的长短由sleep方法的参数决定，millsecond是毫秒为单位的休眠时间。如果线程在休眠时被打断，JVM就抛出InterruptedException异常。因此，必须在trycatch语句块中调用sleep方法。 l isAlive() 方法：线程处于“新建”状态时，线程调用isAlive()方法返回false。当一个线程调用start（）方法，并占有CUP资源后，该线程的run方法就开始运行，在线程的run方法结束之前，即没有进入死亡状

7、态之前，线程调用isAlive()方法返回true。当线程进入“死亡”状态后（实体内存被释放），线程仍可以调用方法isAlive（），这时返回的值是false。一个已经运行的线程在没有进入死亡状态时，不要再给线程分配实体，由于线程只能引用最后分配的实体，先前的实体就会成为“垃圾”，并且不会被垃圾收集机收集掉。l currentThread() 方法：currentThread（）方法是Thread类中的类方法，可以用类名调用，该方法返回当前正在使用CPU资源的线程。 l interrupt() 方法：intertupt方法经常用来“吵醒”休眠的线程。当一些线程调用sleep方法处于休眠状态时，

8、一个占有CPU资源的线程可以让休眠的线程调用interrupt 方法“吵醒”自己。6. 线程的同步线程同步是指几个线程都需要调用一个同步方法(使用关键字synchronized修饰的方法) 。当一个线程A使用一个synchronized修饰的方法时，其他线程想使用这个方法时就必须等待，直到线程A 使用完该方法 （除非线程A使用wait主动让出CPU资源）。一个线程在使用的同步方法中时，可能根据问题的需要，必须使用wait()方法使本线程等待，暂时让出CPU的使用权，并允许其它线程使用这个同步方法。其它线程如果在使用这个同步方法时如果不需要等待，那么它用完这个同步方法的同时，应当执行notify

9、All()方法通知所有的由于使用这个同步方法而处于等待的线程结束等待。l 挂起：有时候两个线程并不是同步的，即不涉及都需要调用一个同步方法，但线程也可能需要暂时的挂起。所谓挂起一个线程就是让线程暂时让出CPU的使用权限，暂时停止执行，但停止执行的持续时间不确定，因此不能使用sleep方法暂停线程。挂起一个线程需使用wait方法，即让准备挂起的线程调用 wait 方法，主动让出CPU的使用权限.l 恢复：为了恢复该线程，其它线程在占有CUP资源期间，让挂起的线程的目标对象执行notifyAll()方法，使得挂起的线程继续执行；如果线程没有目标对象，为了恢复该线程，其它线程在占有CUP资源期间，让

10、挂起的线程调用notifyAll()方法，使挂起的线程继续执行。实验内容1. 汉字识别程序编写一个Java应用程序，在主线程中再创建一个Frame类型的窗口，在该窗口中再创建一个线程giveWord。线程giveWord每隔6秒钟给出一个汉字，用户使用一种汉字输入法将该汉字输入到文本框中。请按模板要求，将代码补充完整。WordThread.javaimport java.awt.*;public class WordThread extends Thread char word;Label com;WordThread(Label com) = com;public void run() wh

11、ile (true) word = (char) (Math.random()*(29968-19968)+19968);System.out.println(word);com.setText( + word);try 【补充代码】 / 调用sleep方法使得线程中断6000豪秒 catch (InterruptedException e) ThreadFrame.javapublic class ThreadFrame extends Frame implements ActionListener Label wordLabel;Button button;TextField inputT

12、ext, scoreText;【补充代码】 / 用WordThread声明一个giveWord对象int score = 0;ThreadFrame() wordLabel = new Label( , Label.CENTER);wordLabel.setFont(new Font(, Font.BOLD, 72);button = new Button(开始);inputText = new TextField(3);scoreText = new TextField(5);scoreText.setEditable(false);【补充代码】/ 创建giveWord，将wordLabel

13、传递给WordThread构造方法的参数button.addActionListener(this);inputText.addActionListener(this);add(button, BorderLayout.NORTH);add(wordLabel, BorderLayout.CENTER);Panel southP = new Panel();southP.add(new Label(输入标签所显示的汉字后回车:);southP.add(inputText);southP.add(scoreText);add(southP, BorderLayout.SOUTH);setBoun

14、ds(100, 100, 350, 180);setVisible(true);validate();addWindowListener(new WindowAdapter() public void windowClosing(WindowEvent e) System.exit(0););public void actionPerformed(ActionEvent e) if (e.getSource() = button) if (!(【补充代码】) / giveWord调用方法isAlive()giveWord = new WordThread(wordLabel);try 【补充代

15、码】/ giveWord调用方法start() catch (Exception exe) else if (e.getSource() = inputText) if (inputText.getText().equals(wordLabel.getText() score+;scoreText.setText(得分: + score);inputText.setText(null);WordThread.javapublic class ThreadWordMainClass public static void main(String args) new ThreadFrame();答案

16、代码：WordThread.javaimport java.awt.*;public class WordThread extends Thread char word;Label com;WordThread(Label com) = com;public void run() while (true) word = (char) (Math.random()*(29968-19968)+19968);System.out.println(word);com.setText( + word);try sleep(6000); / 调用sleep方法使得线程中断6000豪秒 catch (In

17、terruptedException e) ThreadFrame.javapublic class ThreadFrame extends Frame implements ActionListener Label wordLabel;Button button;TextField inputText, scoreText;WordThread giveWord; / 用WordThread声明一个giveWord对象int score = 0;ThreadFrame() wordLabel = new Label( , Label.CENTER);wordLabel.setFont(new

18、 Font(, Font.BOLD, 72);button = new Button(开始);inputText = new TextField(3);scoreText = new TextField(5);scoreText.setEditable(false);giveWord=new WordThread(wordLabel); / 创建giveWord，将wordLabel传递给WordThread构造方法的参数button.addActionListener(this);inputText.addActionListener(this);add(button, BorderLayo

19、ut.NORTH);add(wordLabel, BorderLayout.CENTER);Panel southP = new Panel();southP.add(new Label(输入标签所显示的汉字后回车:);southP.add(inputText);southP.add(scoreText);add(southP, BorderLayout.SOUTH);setBounds(100, 100, 350, 180);setVisible(true);validate();addWindowListener(new WindowAdapter() public void window

20、Closing(WindowEvent e) System.exit(0););public void actionPerformed(ActionEvent e) if (e.getSource() = button) if (!(giveWord.isAlive() / giveWord调用方法isAlive()giveWord = new WordThread(wordLabel);try giveWord.start();/【补充代码】/ giveWord调用方法start() catch (Exception exe) else if (e.getSource() = inputTe

21、xt) if (inputText.getText().equals(wordLabel.getText() score+;scoreText.setText(得分: + score);inputText.setText(null);WordThread.javapublic class ThreadWordMainClass public static void main(String args) new ThreadFrame();2. 双线程接力编写一个应用程序，除了主线程外，还有两个线程：first和second。first负责模拟一个红色的按钮从坐标（10，60）运动到（100，60

22、）；second负责模拟一个绿色的按钮从坐标（100，60）运动到（200，60）。阅读并分析以下程序，将程序中的代码补充完整，编译并运行程序，查看结果。MoveButton.javaimport java.awt.*;import java.awt.event.*;public class MoveButton extends Frame implements Runnable,ActionListener 【补充代码】 /用Thread类声明first,second两个线程对象 Button redButton,greenButton,startButton; int distance=1

23、0; MoveButton() 【补充代码】 /创建first线程，当前窗口做为该线程的目标对象 【补充代码】 /创建first线程，当前窗口做为该线程的目标对象 redButton=new Button(); greenButton=new Button(); redButton.setBackground(Color.red); greenButton.setBackground(Color.green); startButton=new Button(start); startButton.addActionListener(this); setLayout(null); add(red

24、Button); redButton.setBounds(10,60,15,15); add(greenButton); greenButton.setBounds(100,60,15,15); add(startButton); startButton.setBounds(10,100,30,30); setBounds(0,0,300,200); setVisible(true); validate(); addWindowListener(new WindowAdapter() public void windowClosing(WindowEvent e) System.exit(0)

25、; ); public void actionPerformed(ActionEvent e) try first.start(); second.start(); catch(Exception exp) public void run() while(true) if(【补充代码】) /判断当前占有CPU资源的线程是否是first moveComponent(redButton); try Thread.sleep(20); catch(Exception exp) if(【补充代码】) /判断当前占有CPU资源的线程是否是second moveComponent(greenButton)

26、; try Thread.sleep(10); catch(Exception exp) public synchronized void moveComponent(Component b) if(Thread.currentThread()=first) while(distance100&distance=100) b.setLocation(10,60); notifyAll(); if(Thread.currentThread()=second) while(distance=10&distance200) distance=10; b.setLocation(100,60); no

27、tifyAll(); MoveButtonMainClass.javapublic class MoveButtonMainClass public static void main(String args) new MoveButton(); 答案：MoveButton.javaimport java.awt.*;import java.awt.event.*;public class MoveButton extends Frame implements Runnable,ActionListener /* * */private static final long serialVersi

28、onUID = 1L;Thread first,second; /用Thread类声明first,second两个线程对象 Button redButton,greenButton,startButton; int distance=10; MoveButton() first=new Thread(this); /创建first线程，当前窗口做为该线程的目标对象 second=new Thread(this); /创建first线程，当前窗口做为该线程的目标对象 redButton=new Button(); greenButton=new Button(); redButton.setBa

29、ckground(Color.red); greenButton.setBackground(Color.green); startButton=new Button(start); startButton.addActionListener(this); setLayout(null); add(redButton); redButton.setBounds(10,60,15,15); add(greenButton); greenButton.setBounds(100,60,15,15); add(startButton); startButton.setBounds(10,100,30

30、,30); setBounds(0,0,300,200); setVisible(true); validate(); addWindowListener(new WindowAdapter() public void windowClosing(WindowEvent e) System.exit(0); ); public void actionPerformed(ActionEvent e) try first.start(); second.start(); catch(Exception exp) public void run() while(true) if(Thread.cur

31、rentThread()=first) /判断当前占有CPU资源的线程是否是first moveComponent(redButton); try Thread.sleep(20); catch(Exception exp) if(Thread.currentThread()=second) /判断当前占有CPU资源的线程是否是second moveComponent(greenButton); try Thread.sleep(10); catch(Exception exp) public synchronized void moveComponent(Component b) if(Th

32、read.currentThread()=first) while(distance100&distance=100) b.setLocation(10,60); notifyAll(); if(Thread.currentThread()=second) while(distance=10&distance200) distance=10; b.setLocation(100,60); notifyAll(); MoveButtonMainClass.javapublic class MoveButtonMainClass public static void main(String arg

33、s) new MoveButton(); 练习：在MoveButton类中再增加一个蓝色的按钮和一个third线程，third线程负责将这个蓝色的按钮从（200，60）运动到（300，60）。MoveButton.javaimport java.awt.*;import java.awt.event.*;public class MoveButton extends Frame implements Runnable,ActionListener /* * */private static final long serialVersionUID = 1L;Thread first,second

34、,third;/【补充代码】 /用Thread类声明first,second两个线程对象 Button redButton,greenButton,blueButton,startButton; int distance=10; MoveButton() first=new Thread(this);/【补充代码】 /创建first线程，当前窗口做为该线程的目标对象 second=new Thread(this);/【补充代码】 /创建first线程，当前窗口做为该线程的目标对象 third=new Thread(this); redButton=new Button(); greenButt

35、on=new Button(); blueButton=new Button(); redButton.setBackground(Color.red); greenButton.setBackground(Color.green); blueButton.setBackground(Color.blue); startButton=new Button(start); startButton.addActionListener(this); setLayout(null); add(redButton); redButton.setBounds(10,60,15,15); add(green

36、Button); greenButton.setBounds(100,60,15,15); add(blueButton); blueButton.setBounds(200,60, 15, 15); add(startButton); startButton.setBounds(10,100,30,30); setBounds(0,0,350,200); setVisible(true); validate(); addWindowListener(new WindowAdapter() public void windowClosing(WindowEvent e) System.exit

37、(0); ); public void actionPerformed(ActionEvent e) try first.start(); second.start(); third.start(); catch(Exception exp) public void run() while(true) if(Thread.currentThread()=first) /判断当前占有CPU资源的线程是否是first moveComponent(redButton); try Thread.sleep(20); catch(Exception exp) if(Thread.currentThrea

38、d()=second) /判断当前占有CPU资源的线程是否是second moveComponent(greenButton); try Thread.sleep(10); catch(Exception exp) if(Thread.currentThread()=third) moveComponent(blueButton); tryThread.sleep(50); catch(Exception exp) public synchronized void moveComponent(Component b) if(Thread.currentThread()=first) while

39、(distance100&distance=100) b.setLocation(10,60); notifyAll(); if(Thread.currentThread()=second) while(distance=10&distance200) /distance=10; b.setLocation(100,60); notifyAll(); if(Thread.currentThread()=third) while(distance=10&distance300) distance=10; b.setLocation(200, 60); notifyAll(); MoveButto

40、nMainClass.javapublic class MoveButtonMainClass public static void main(String args) new MoveButton(); 3. 线程的控制编写一个程序，动画显示文本域中的字符串。1) 阅读并分析以下程序，将程序中的代码补充完整，编译并运行程序，查看结果。import java.awt.BorderLayout;import javax.swing.JFrame;import javax.swing.JLabel;import javax.swing.JTextArea;import javax.swing.bo

41、rder.BevelBorder;public class RunnableDemo extends JFrame implements Runnable / 动画显示的文本字符串private String introduction = 现在大家已经对计算机很熟悉了，如今计算机的操作+ 系统可以同时执行多个任务，在听歌的同时能够打字、下载文件，在聊天窗口打+ 字的时候，对方同时还能通过视频看到你；听到你。这一切都是使用多任务实现+ 的，Java语言使用多线程实现一个程序中的多个任务同时运行。程序员可以在程+ 序中执行多个线程，每一个线程完成一个功能，并与其他线程并发执行，这种机 + 制被称为

42、多线程。;JTextArea textArea; / 文本域组件JLabel label;Thread thread;public RunnableDemo() setTitle(线程的控制);label = new JLabel(多线程简介：); / 标签组件getContentPane().add(label, BorderLayout.NORTH);/ 添加标签到窗体textArea = new JTextArea(t); / 初始化文本域组件textArea.setBorder(new BevelBorder(BevelBorder.LOWERED);/ 设置边框textArea.se

43、tLineWrap(true); / 设置自动折行getContentPane().add(textArea, BorderLayout.CENTER);/ 添加文本域组件到文本框setBounds(100, 100, 383, 225); / 设置窗体大小位置setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);setVisible(true); / 显示窗体【补充代码】 /创建thread线程，当前窗口做为该线程的目标对象【补充代码】 /启动thread线程/Runnable接口方法，是线程的执行方法Overridepublic void run() String intros = introduction.split(); / 将字符串分割为数组for (String ch : intros) / ForEach遍历字符串数组textArea.append(ch); / 添加一个字符到文本域try 【补充代码】 / 线程休眠0.1秒 catch (InterruptedException e) e.printStackTrace(