J2EEWeb开发技术(第4章 Java多线程编程)2011年1月.pdf

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1、1Ch4-1第四章Java多线程编程本章主要内容如下：本章主要内容如下：4.1 多线程的基本概念多线程的基本概念4.2 Java线程类与定义线程的方法线程类与定义线程的方法4.3 Java线程的控制与调度线程的控制与调度4.4 Java多线程的同步机制多线程的同步机制Ch4-24.1 多线程的基本概念多线程的基本概念1.程序程序(Program)是由指令和数据组成的代码集合。每个程序在磁盘上以文件形式进行存储和管理。2.进程进程(Process)是程序在内存中的一次执行。每个进程有自己独立一块内存空间和一组系统资源。同一个程序可能同时创建多个进程。Ch4-34.1 多线程的基本概念多线程的基本

2、概念(续续1)3.线程线程(Thread)一个进程可以启动多个“同时”执行的线程。线程是比进程更小的一次程序块的执行线程是比进程更小的一次程序块的执行。同一进程中的多线程一般共享该进程的存储空间和系统资源，使得系统创建一个线程或在线程间切换时，所花费的代价较小，因此线程常被称为轻负荷进程（light-weight process）。Ch4-44.2 Java线程类与定义线程的方法线程类与定义线程的方法4.2.1 Thread类与类与Runnable接口接口1.Thread类的定义原形类的定义原形public class Thread extends Object implements Runn

3、able2.Runnable接口接口只定义了一个方法：public void run();说明说明：该方法在线程类的对象被创建并启动后，由系统自动调用。它是线程的执行起点。已实现的run方法一般称为该线程对象的线程体线程体。Ch4-54.2 Java线程类与定义线程的方法线程类与定义线程的方法(续续1)3.Thread类的常用成员类的常用成员(1)构造方法构造方法public Thread()public Thread(String name)public Thread(ThreadGroup group,String name)public Thread(Runnable target)pu

4、blic Thread(Runnable target,String name)public Thread(ThreadGroup group,Runnable target)public Thread(ThreadGroup group,Runnable target,String name)Ch4-64.2 Java线程类与定义线程的方法线程类与定义线程的方法(续续2)说明：说明：a.name表示线程名；b.group指明线程所属的线程组ThreadGroup类；c.target指明实际提供线程体的对象，该对象可以是任何用户定义类的一个实例，只要该类实现了Runnable接口。2Ch4-7

5、4.2 Java线程类与定义线程的方法线程类与定义线程的方法(续续3)(2)静态方法静态方法public static Thread currentThread()/返回当前正被执行的线程对象（引用）public static int activeCount()/返回当前线程组中活动线程的数目(3)实例方法实例方法public final String getName()/返回线程名public final void setName(String name)/设置线程名public String toString()/返回名字、优先级和线程组Ch4-84.2 Java线程类与定义线程的方法线程

6、类与定义线程的方法(续续4)public void start()/启动已创建的线程对象public void run()/线程体为空复合语句public final boolean isAlive()/本线程是活动的吗？public final ThreadGroup getThreadGroup()/线程优先级以及线程状态控制相关成员见线程优先级以及线程状态控制相关成员见4.3 节节.4.2.1 定义线程的方法定义线程的方法1.方法一：继承方法一：继承Thread类；覆盖类；覆盖run方法。方法。Ch4-94.2 Java线程类与定义线程的方法线程类与定义线程的方法(续续5)2.方法二：定

7、义实现方法二：定义实现Runnable接口的用户类；创建该类的的一个实体对象；使用带接口的用户类；创建该类的的一个实体对象；使用带target参数的构造函数创建参数的构造函数创建Thread对象。例对象。例4.1 多线程运行的简单示例。主线程主线程main()t1.start();t2.start();t1run()/方法一实现方法一实现t2run()/方法二实现方法二实现Ch4-104.2 Java线程类与定义线程的方法线程类与定义线程的方法(续续6)import java.io.*;class Thd1 extends Thread public Thd1(String name)supe

8、r(name);public void run()System.out.println(getName()+:);for(int i=1;i=100;i+=2)System.out.print(i+);System.out.println(n+getName()+结束!);Ch4-114.2 Java线程类与定义线程的方法线程类与定义线程的方法(续续7)class Thd2 implements Runnable public void run()System.out.println(Thread.currentThread().getName()+:);for(int i=2;i=100;i

9、+=2)System.out.print(i+);System.out.println(n+Thread.currentThread().getName()+结束!);/注意：获得本线程名的方法（红色字体部分）注意：获得本线程名的方法（红色字体部分）Ch4-124.2 Java线程类与定义线程的方法线程类与定义线程的方法(续续8)public class C4_1 public static void main(String args)Thd1 t1=new Thd1(“打印奇数序列进程”);/方法一方法一Thd2 a=new Thd2();Thread t2=new Thread(a,“打印

10、偶数序列进程打印偶数序列进程”);/方法二方法二t1.start();t2.start();System.out.println(当前活动进程数=+t2.activeCount();3Ch4-134.2 Java线程类与定义线程的方法线程类与定义线程的方法(续续9)说明说明：主线程执行时间最短，最先结束；同优先级的两个线程获得执行的机会均等。Ch4-144.2.3 线程组线程组Java的线程组由java.lang包中的ThreadGroup类进行管理。ThreadGroup类将多个线程集成为一个对象，从而可以对其中的多个线程进行同时操作，如启动一个线程组的所有线程等。在Java应用程序中，最高

11、层的线程组是名为main的线程组，在main线程组中可以加入线程或者子线程组，从而形成树状结构的线程关系。4.2 Java线程类与定义线程的方法线程类与定义线程的方法(续续10完完)Ch4-154.3 线程的控制与调度线程的控制与调度4.3.1 Java线程的五种状态线程的五种状态New新建Runnable可运行Running运行中Dead死亡Block阻塞start()调度时间片到1.New(新建新建)状态状态当一个Thread类或其子类的对象被new运算符创建后的状态。此时，系统已为线程分配存储并初始化，但线程尚未进入线程队列，故不能运行。Ch4-164.3 线程的控制与调度线程的控制与调

12、度(续续1)2.Runnable(可运行、就绪可运行、就绪)状态状态线程的start()方法被调用后，从新建状态进入可运行(就绪)状态。就绪状态是指线程已进入线程队列进行排队（等待CPU时间片并执行）但还未被执行的状态。一个处于阻塞状态的线程解除阻塞后，将回到就绪状态。3.Running(运行运行)状态状态线程的run()方法正被CPU执行。Ch4-17如果在一个CPU时间片之内不足以完成该线程的run()方法，系统将保存断点，并强迫该线程重新进入就绪状态(队列)等待下一次执行。当下一次执行开始时，该线程的run()方法将从断点开始执行。4.Dead(死亡死亡)状态状态死亡状态的线程不具有继续

13、运行的能力。有两种情况可以使线程死亡。(1)自然死亡自然死亡执行完run()方法的最后一个语句并退出。4.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续2)Ch4-184.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续3)(2)强制死亡强制死亡执行Thread类中的stop()或者destroy()方法。public void stop()public void destroy()throws NoSuchMethodError例如例如：当用户从一个主页切换到另一个主页时，系统会自动调用stop()方法来终止原来主页中正在运行的所有线程。4Ch4-194.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续4)

14、5.Block(阻塞阻塞)状态状态线程处于阻塞状态时，即使CPU空闲，线程也不能执行。引起阻塞的原因包括：输入/输出、等待消息、睡眠、锁定等。小引小引：isAlive()方法的返回值：当线程处于New或者Dead状态时，返回false;否则(Runnable、Running或Block)，返回true。Ch4-204.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续5)4.3.2 线程优先级线程优先级线程的优先级用整数110表示，1表示优先级最低，5是默认值。Thread类中与优先级有关的成员：public static final int NORM_PRIORITY=5;public static

15、 final int MIN_PRIORITY=1;public static final int MAX_PRIORITY=10;public final int getPriority()/获得线程的优先级public final void setPriority(int no)/设置线程优先级Ch4-214.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续6)4.3.3 强制改变线程状态的方法强制改变线程状态的方法1.线程挂起与恢复线程挂起与恢复public final void suspend()/挂起本线程到阻塞状态public final void resume()/恢复本线程到就绪状态

16、2.线程睡眠线程睡眠public static void sleep(long millis)throws InterruptedException强迫当前线程进入阻塞状态等待millis毫秒，然后转入就绪状态，获得CPU时间片后，从断点开始继续执行run()方法。Ch4-224.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续7)3.等待死亡等待死亡public final void join()throws InterruptedException进入阻塞状态，等待本线程死亡。public final void join(long millis)throws InterruptedExcepti

17、on进入阻塞状态，等待本线程死亡，若等待时间超过millis毫秒后仍未死亡，则转入就绪状态。如果millis参数为0，则相当于永远等待。public final void join(long millis,int nanos)throws InterruptedException最多等待millis毫秒+nanos纳秒Ch4-234.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续8)4.暂停线程暂停线程public static void yield()暂停当前线程执行，允许其他同优先级的线程先执行。当前线程被暂停后仍然处于就绪状态。若无其他同优先级的线程，则系统选中该线程继续执行。5.中断线程中

18、断线程public void interrupt()设置本线程的中断标志为true;Ch4-244.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续9)若线程正处于阻塞状态(wait、sleep或join引起)，则抛出InterruptedException异常并重设中断标志为false.public boolean isInterrupted()返回本线程中断标志的值。public static boolean interrupted()返回本线程中断标志的值；若返回值为true,则清除中断标志(设置中断标志为false)。5Ch4-254.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续10)6.线程

19、等待共享数据就绪线程等待共享数据就绪public final void wait()throws InterruptedException强迫本线程转入阻塞状态，直到另一个线程用notify()方法将它重新唤醒。public final void wait(long millis)throws InterruptedException最后等待millis毫秒。public final void wait(long millis,int nanos)throws InterruptedException最多等待millis毫秒+nanos纳秒Ch4-264.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(

20、续续11)小引小引：wait()与与sleep()的区别：的区别：wait()方法会释放当前线程锁定的任务对象；sleep()方法则不会。7.唤醒唤醒wait方法阻塞的线程方法阻塞的线程public final native void notify()唤醒所有正在共享数据更新的线程中的任意一个。public final native void notifyall()唤醒所有正在等待共享数据更新的线程。Ch4-274.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续12)例例4.2：两个线程状态控制的例子。本例采用图形界面，创建两个窗口，由两个线程显示滚动字幕的效果。单击“启动”按钮可启动线程；单击“

21、中断”按钮可中止线程。import java.awt.*;/图形工具包图形工具包import java.awt.event.*;/图形事件包图形事件包public class C4_2 extends WindowAdapter Frame f;/窗口对象窗口对象fT wt1,wt2;/两个线程对象两个线程对象wt1,wt2Ch4-284.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续13)public class T extends Thread implements ActionListener Panel p;TextField tf;Button b1,b2;/内嵌线程类内嵌线程类Tboo

22、lean isPaused;public T(String name)/线程类线程类T的构造函数的构造函数 super(name);for(int i=1;i=10;i+)name+=;tf=new TextField(name);p=new Panel();b1=new Button(启动);b2=new Button(死亡);b1.addActionListener(this);b2.addActionListener(this);b2.setEnabled(false);p.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.LEFT);p.add(b1);p.add

23、(b2);f.add(tf);f.add(p);Ch4-294.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续14)public void actionPerformed(ActionEvent e)String s;/线程类线程类T响应两个按钮事件响应两个按钮事件if(e.getSource()=b1)/单击按钮单击按钮1 s=b1.getLabel();if(pareTo(启动)=0)b1.setLabel(暂停);b2.setEnabled(true);start();if(pareTo(“暂停”)=0)b1.setLabel(重启);isPaused=true;if(pareTo(“重启”

24、)=0)b1.setLabel(暂停);isPaused=false;if(e.getSource()=b2)/单击按钮单击按钮2 b1.setEnabled(false);b2.setEnabled(false);interrupt();Ch4-304.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续15)public void run()while(true)if(isPaused=false)/非暂停则滚动显示文字非暂停则滚动显示文字 String s=tf.getText();s=s.substring(1)+s.substring(0,1);tf.setText(s);try sleep(

25、100);catch(InterruptedException e)break;tf.setText(线程已死亡);/内嵌线程类内嵌线程类T定义结束定义结束6Ch4-314.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续16)/类类C4_2响应响应window close事件事件public void windowClosing(WindowEvent e)System.exit(0);/创建并显示窗体函数创建并显示窗体函数public void display()f=new Frame(例4.2);wt1=this.new T(Welcome you!);wt2=this.new T(How a

26、re you?);f.setSize(300,240);f.setLocation(200,140);f.setBackground(Color.lightGray);f.setLayout(new GridLayout(4,1);f.addWindowListener(this);f.setVisible(true);Ch4-324.3 线程的控制与调度线程的控制与调度(续续17完完)public static void main(String args)C4_2 c=new C4_2();c.display();/共有类共有类C4_2定义结束定义结束说明：说明：(1)注意观察内嵌类生成的字

27、节码文件名注意观察内嵌类生成的字节码文件名;(2)自学自学Java图形界面，以理解本例；图形界面，以理解本例；(3)注意事件响应的处理方法。注意事件响应的处理方法。Ch4-334.4 多线程的同步机制多线程的同步机制4.4.1“互斥互斥”锁定锁定任何时刻，系统只允许一个线程对共享数据对象进行操作。一个共享对象只有一把钥匙，获得该钥匙的线程对该对象加锁并进行操作，而其它线程在共享对象被加锁期间无法获得钥匙，只能被迫处于阻塞状态，等待该共享对象被解锁，然后排队获取该钥匙。Syntax1:synchronized(共享对象名)操作共享对象的语句块Ch4-344.4 多线程的同步机制多线程的同步机制(

28、续续1)当线程体执行到该代码模块时，则对共享对象进行加锁，避免其它线程访问该对象；代码模块结束时，则对该对象解锁，以允许其它线程访问该对象。Syntax2:synchronized 方法体 /锁定本实体对象锁定本实体对象等效于：synchronized(this)方法体Ch4-354.4 多线程的同步机制多线程的同步机制(续续2)例例4.3 银行共享帐户存取操作模拟。假定银行中有一共享账户，多个用户有权通过internet对其进行存取操作。每个用户通过一个取款或者存款线程完成操作。本例题模拟同时有2个用户取款和两个用户存款的情况。程序中假定初始账户余额为1000元，每个用户分别存款100元或者

29、取款100元。class Account/定义帐户类定义帐户类 private double value=1000;void incr(double x)value+=x;void decr(double x)value-=x;double get()return value;Ch4-36class ThrSave extends Thread /存款线程存款线程 private Account a;private double amount;public ThrSave(Account a,int amount)this.a=a;this.amount=amount;public void

30、run()synchronized(a)System.out.print(现有:+a.get();System.out.print(存入:+amount);a.incr(amount);System.out.println(余额:+a.get();4.4 多线程的同步机制多线程的同步机制(续续3)7Ch4-37class ThrDraw extends Thread/取款线程取款线程 private Account a;private double amount;public ThrDraw(Account a,int amount)this.a=a;this.amount=amount;pu

31、blic void run()synchronized(a)System.out.print(现有:+a.get();System.out.print(取走:+amount);a.decr(amount);System.out.println(余额:+a.get();4.4 多线程的同步机制多线程的同步机制(续续4)Ch4-38public class C4_3 /公有类公有类(主程序主程序)public static void main(String args)Account a=new Account();(new ThrSave(a,100).start();/用户1存款100元(new

32、 ThrDraw(a,100).start();/用户2取款100元(new ThrDraw(a,100).start();/用户3取款100元(new ThrSave(a,100).start();/用户4取款100元 4.4 多线程的同步机制多线程的同步机制(续续5)Ch4-394.4 多线程的同步机制多线程的同步机制(续续6)4.4.2 多线程数据传送的同步多线程数据传送的同步设置“信号灯”变量，并与共享数据和数据的读写方法绑定为一个类。将数据的读写方法定义为该类的同步(synchronized)方法。在这些同步方法中，根据“信号灯”变量的值决定是进行读写操作还是wait();操作结束后

33、，调整“信号灯”变量值，并执行notify()或者notifyall()，以使其它处于阻塞的线程转入就绪状态，并执行同步方法，以修改共享数据。wait与与notify方法都是方法都是object类的方法，一个类的同步方法执行类的方法，一个类的同步方法执行notify或者或者notifyall只唤醒本类的其它同步方法只唤醒本类的其它同步方法。Ch4-404.4 多线程的同步机制多线程的同步机制(续续7)例例4.4 同步的读写操作线程。写操作线程写操作线程：连续写入6个值到内存变量value;读操作线程读操作线程：连续取出6次value值。规则规则：(1)写一个值后，若该值还未被读走，不允许写入；

34、(2)读一个值后，允许写入，但在写入新值之前，不允许读操作；“信号灯”变量：isEmpty=true 可以写但不能读；false 可以读但不能写。Ch4-414.4 多线程的同步机制多线程的同步机制(续续8)class Buf private int value=0;private boolean isEmpty=true;synchronized void put(int x)if(!isEmpty)try wait();catch(InterruptedException e)value=x;isEmpty=false;notify();synchronized int get()if(i

35、sEmpty)try wait();catch(InterruptedException e)int temp=value;isEmpty=true;notify();return temp;/class Buf endCh4-424.4 多线程的同步机制多线程的同步机制(续续9)class ThrWriter extends Thread private Buf bf;public ThrWriter(Buf bf)this.bf=bf;public void run()for(int i=1;i=6;i+)bf.put(i);System.out.println(Thread writer

36、 put:+i);8Ch4-434.4 多线程的同步机制多线程的同步机制(续续10)class ThrReader extends Thread private Buf bf;public ThrReader(Buf bf)this.bf=bf;public void run()for(int i=1;i=6;i+)System.out.println(tThread reader get:+bf.get();Ch4-444.4 多线程的同步机制多线程的同步机制(续续11)public class C4_4 public static void main(String args)Buf bf=new Buf();ThrWriter tw=new ThrWriter(bf);ThrReader tr=new ThrReader(bf);tr.start();tw.start();