第十章_多线程

1、API-API-多线程多线程本章内容l多线程概述l多线程实现方案l线程调度和线程控制l线程生命周期l线程同步l死锁l线程间通信l定时器的使用多线程概述多线程概述l多线程引入把备注部分的代码通过画图解释一下调用流程。这个程序只有一个执行流程，所以这样的程序就是单线程程序。假如一个程序有多条执行流程，那么，该程序就是多线程程序。接下来我们来看看到底什么是多线程多线程概述多线程概述l多线程概述进程：正在运行的程序，是系统进行资源分配和调用的独立单位。每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源。线程：是进程中的单个顺序控制流，是一条执行路径一个进程如果只有一条执行路径，则称为单线程程序。一个进程如果有多

2、条执行路径，则称为多线程程序。l举例扫雷游戏，迅雷下载等Java程序运行原理程序运行原理lJava程序运行原理java 命令会启动 java 虚拟机，启动 JVM，等于启动了一个应用程序，也就是启动了一个进程。该进程会自动启动一个 “主线程” ，然后主线程去调用某个类的 main 方法。所以 main方法运行在主线程中。在此之前的所有程序都是单线程的。思考：jvm虚拟机的启动是单线程的还是多线程的？多线程的实现方案多线程的实现方案1l通过查看API来学习多线程程序的实现参考Thread类l继承Thread类步骤及代码演示几个小问题：为什么要重写run()方法启动线程使用的是那个方法线程能不能多

3、次启动run()和start()方法的区别如何获取和设置线程名称如何获取和设置线程名称lThread类的基本获取和设置方法public final String getName()public final void setName(String name)其实通过构造方法也可以给线程起名字思考：如何获取main方法所在的线程名称呢?public static Thread currentThread()这样就可以获取任意方法所在的线程名称线程调度线程调度l假如我们的计算机只有一个 CPU，那么 CPU 在某一个时刻只能执行一条指令，线程只有得到 CPU时间片，也就是使用权，才可以执行指令。那么

4、Java是如何对线程进行调用的呢？l线程有两种调度模型：分时调度模型 所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间片抢占式调度模型 优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个，优先级高的线程获取的 CPU 时间片相对多一些。 Java使用的是抢占式调度模型。演示如何设置和获取线程优先级public final int getPriority()public final void setPriority(int newPriority)线程控制线程控制l我们已经知道了线程的调度，接下来我们就可以使用如下方法对象线程进行控制线程休眠pub

5、lic static void sleep(long millis)线程加入public final void join()线程礼让public static void yield()后台线程public final void setDaemon(boolean on)中断线程public final void stop()public void interrupt()线程的生命周期图线程的生命周期图多线程的实现方案多线程的实现方案2l实现Runnable接口如何获取线程名称如何给线程设置名称l实现接口方式的好处可以避免由于Java单继承带来的局限性。适合多个相同程序的代码去处理同一个资源的情

6、况，把线程同程序的代码，数据有效分离，较好的体现了面向对象的设计思想。多线程程序练习多线程程序练习l需求：l某电影院目前正在上映贺岁大片，共有100张票，而它有3个售票窗口售票，请设计一个程序模拟该电影院售票。l两种方式实现l继承Thread类l实现Runnable接口关于电影院卖票程序的思考关于电影院卖票程序的思考l我们前面讲解过电影院售票程序，从表面上看不出什么问题，但是在真实生活中，售票时网络是不能实时传输的，总是存在延迟的情况，所以，在出售一张票以后，需要一点时间的延迟l改实现接口方式的卖票程序l每次卖票延迟100毫秒改进后的电影院售票出现问题改进后的电影院售票出现问题l问题相同的票出

7、现多次CPU的一次操作必须是原子性的还出现了负数的票随机性和延迟导致的l注意线程安全问题在理想状态下，不容易出现，但一旦出现对软件的影响是非常大的。解决线程安全问题的基本思想解决线程安全问题的基本思想l首先想为什么出现问题?(也是我们判断是否有问题的标准)是否是多线程环境是否有共享数据是否有多条语句操作共享数据l如何解决多线程安全问题呢?基本思想：让程序没有安全问题的环境。怎么实现呢?把多个语句操作共享数据的代码给锁起来，让任意时刻只能有一个线程执行即可。解决线程安全问题实现解决线程安全问题实现1l同步代码块格式：synchronized(对象)需要同步的代码;同步可以解决安全问题的根本原因就

8、在那个对象上。该对象如同锁的功能。l同步代码块的对象可以是哪些呢?同步的特点同步的特点l同步的前提多个线程多个线程使用的是同一个锁对象l同步的好处同步的出现解决了多线程的安全问题。l同步的弊端当线程相当多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率。解决线程安全问题实现解决线程安全问题实现2l同步方法就是把同步关键字加到方法上l同步方法的锁对象是什么呢?l如果是静态方法，同步方法的锁对象又是什么呢?l那么，我们到底使用谁?如果锁对象是this，就可以考虑使用同步方法。否则能使用同步代码块的尽量使用同步代码块。JDK5中中Lock锁的使用锁的使用l虽然我们可

9、以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题，但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象LocklLockvoid lock()void unlock()lReentrantLock死锁问题死锁问题l同步弊端效率低如果出现了同步嵌套，就容易产生死锁问题l死锁问题及其代码是指两个或者两个以上的线程在执行的过程中，因争夺资源产生的一种互相等待现象同步代码块的嵌套案例线程间通信线程间通信l针对同一个资源的操作有不同种类的线程举例：卖票有进的，也有出的。l通过设置线程(生产者)和获取线程(消费者)针对同一个学生对象进行操作线程间通

10、信的代码改进线程间通信的代码改进lA:通过等待唤醒机制实现数据依次出现lB:把同步代码块改进为同步方法实现线程的状态转换图线程的状态转换图线程组线程组lJava中使用ThreadGroup来表示线程组，它可以对一批线程进行分类管理，Java允许程序直接对线程组进行控制。默认情况下，所有的线程都属于主线程组。public final ThreadGroup getThreadGroup()我们也可以给线程设置分组Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name) 线程池线程池l程序启动一个新线程成本是比较高的，因为它涉及到要与操作系统进

11、行交互。而使用线程池可以很好的提高性能，尤其是当程序中要创建大量生存期很短的线程时，更应该考虑使用线程池。线程池里的每一个线程代码结束后，并不会死亡，而是再次回到线程池中成为空闲状态，等待下一个对象来使用。在JDK5之前，我们必须手动实现自己的线程池，从JDK5开始，Java内置支持线程池线程池线程池lJDK5新增了一个Executors工厂类来产生线程池，有如下几个方法public static ExecutorService newCachedThreadPool()public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

12、public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()这些方法的返回值是ExecutorService对象，该对象表示一个线程池，可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程。它提供了如下方法Future submit(Runnable task) Future submit(Callable task)案例演示创建线程池对象创建Runnable实例提交Runnable实例关闭线程池多线程程序实现方案多线程程序实现方案3l实现Callable接口l步骤和刚才演示线程池执行Runnable对象的差不多。l但是还可以更好玩一

13、些，求和案例演示好处：可以有返回值可以抛出异常弊端：代码比较复杂，所以一般不用匿名内部类方式使用多线程匿名内部类方式使用多线程l匿名内部类方式使用多线程lnew Thread()代码.start();lNew Thread(new Runnable()代码).start();定时器定时器l定时器是一个应用十分广泛的线程工具，可用于调度多个定时任务以后台线程的方式执行。在Java中，可以通过Timer和TimerTask类来实现定义调度的功能lTimerpublic Timer()public void schedule(TimerTask task, long delay)public voi

14、d schedule(TimerTask task,long delay,long period)lTimerTaskpublic abstract void run()public boolean cancel()l开发中lQuartz是一个完全由java编写的开源调度框架。多线程面试题多线程面试题l多线程有几种实现方案，分别是哪几种?l同步有几种方式，分别是什么?l启动一个线程是run()还是start()?它们的区别?lsleep()和wait()方法的区别l为什么wait(),notify(),notifyAll()等方法都定义在Object类中l线程的生命周期图设计模式设计模式l设计模式概述什么是设计模式l设计模式分类创建型模式行为型模式结构型模式单例设计模式单例设计模式l单例设计思想保证类在内存中只有一个对象l如何实现类在内存中只有一个对象呢?构造私有本身提供一个对象通过公共的方法让外界访问