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1、第十三章线线 程程 本章内容线程的概念模型线程的创建和启动线程的状态控制临界资源、对象锁和死锁线程的互斥和同步2什么是线程线程是一个程序内部的顺序控制流。线程和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。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。多进程:在操作系统中能同时运行多个任务(程序)多线程:在同一应用程序中有多个顺序流同时执行3线程的概念模型 虚拟的CPU，由java.lang.Thread类封装和虚拟 CPU所执行的代码，传递给Thread类对象。CPU所处理的数据，传递给Thread类对象
2、。代 码数 据虚拟CPUJava线程模型4线程体Java的线程是通过java.lang.Thread类来实现的。每个线程都是通过某个特定Thread对象所对应的方法run()来完成其操作的，方法run()称为线程体。5创建线程-通过实现通过实现RunnableRunnable接口接口 public class TestThread1 public static void main(String args)Runner1 r=new Runner1();Thread t=new Thread(r);t.start();class Runner1 implements Runnable publi
3、c void run()for(int i=0;i30;i+)System.out.println(No.+i);6多线程 Java中引入线程机制的目的在于实现多线程可以使用同一个Runnable接口(的实现类)类型的实例构造多个线程多线程之间可以共享代码和数据 举例Thread t1=new Thread(r);Thread t2=new Thread(r);7多线程举例public class TestThread2 public static void main(String args)Runner2 r=new Runner2();Thread t1=new Thread(r);Thr
4、ead t2=new Thread(r);t1.start();t2.start();class Runner2 implements Runnable public void run()for(int i=0;i30;i+)System.out.println(No.+i);8多线程共享数据和代码class MyRunner implements Runnable class YourRunner implements Runnable MyRunner m =new MyRunner();YourRunner y1=new YourRunner();YourRunner y2=new Yo
5、urRunner();Thread t1=new Thread(m);Thread t2=new Thread(y1);Thread t3=new Thread(y2);Thread t4=new Thread(y2);线程虚拟CPU代 码数 据t1Thread类对象t1Runner2类中的run方法Runner2类型对象rt2Thread类对象t2Runner2类中的run方法Runner2类型对象r9启动线程使用start()方法启动线程启 动 线 程 是 使 线 程 进 入 到 可 运 行(runnable)状态，并不一定立即开始执行该线程 public class TestThread
6、1 public static void main(String args)Runner1 r=new Runner1();Thread t=new Thread(r);t.start();10线程状态转换(Thread Scheduling)11线程状态转换举例public class TestThread3public static void main(String args)Runner3 r=new Runner3();Thread t=new Thread(r);t.start();class Runner3 implements Runnable public void run()
7、for(int i=0;i30;i+)if(i%10=0&i!=0)tryThread.sleep(2000);catch(InterruptedException e)System.out.println(No.+i);12终止线程控制举例public class TestThread4 public static void main(String args)Runner4 r=new Runner4();Thread t=new Thread(r);t.start();for(int i=0;i0)System.out.println(in thread main i=+i);System
8、.out.println(Thread main is over);r.shutDown();class Runner4 implements Runnable private boolean flag=true;public void run()int i=0;while(flag=true)System.out.print(+i+);public void shutDown()flag=false;13线程控制基本方法方 法功 能isAlive()判断线程是否还“活”着，即线程是否还未终止。getPriority()获得线程的优先级数值setPriority()设置线程的优先级数值Thre
9、ad.sleep()将当前线程睡眠指定毫秒数join()调用某线程的该方法，将当前线程与该线程“合并”，即等待该线程结束，再恢复当前线程的运行。yield()让出CPU，当前线程进入就绪队列等待调度。wait()当前线程进入对象的wait pool。notify()/notifyAll()唤醒对象的wait pool中的一个/所有等待线程。14join方法用法举例public class TestThread5 public static void main(String args)Runner5 r=new Runner5();Thread t=new Thread(r);t.start()
10、;try t.join();catch(InterruptedException e)for(int i=0;i50;i+)System.out.println(主线程:+i);class Runner5 implements Runnable public void run()for(int i=0;i50;i+)System.out.println(SubThread:+i);15创建线程的第二种方式 -继承Thread类public class TestThread6 public static void main(String args)Thread t=new Runner6();t
11、.start();class Runner6 extends Thread public void run()for(int i=0;i50;i+)System.out.println(SubThread:+i);16两种创建线程方法的比较使用使用Runnable接口接口可以将CPU，代码和数据分开，形成清晰的模型;还可以从其他类继承;保持程序风格的一致性。直接继承直接继承Thread类类不能再从其他类继承;编写简单，可以直接操纵线程，无需使用Thread.currentThread()。17Ex1 1.分析并运行M13-6页的例子，体会通过实现Runnable接口创建线程的过程；2.细化M1
12、3-16页程序，体会并实现通过继承Thread类创建线程，并要求实现下述输出结果：连续输出26个大写字母A Z；18 线程的调度Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程。线程调度器按照线程的优先级决定应调度哪些线程来执行。setPriority(int)方法设置优先级多数线程的调度是抢先式的。时间片方式非时间片方式19下面几种情况下，当前线程会放弃CPU:线程调用了yield()，suspend()或sleep()方法主动放弃；由于当前线程进行I/O访问，外存读写，等待用户输入等操作，导致线程阻塞；为等候一个条件变量，线程调用wait（）方法；抢先式系统下，有高优先级
13、的线程参与调度；时间片方式下，当前时间片用完，有同优先级的线程参与调度。线程的调度20线程的优先级线程的优先级用数字来表示，范围从1到10，一个线程的缺省优先级是5 Thread.MIN_PRIORITY=1Thread.MAX_PRIORITY=10Thread.NORM_PRIORITY=5使用下述线方法获得或设置线程对象的优先级int getPriority();void setPriority(int newPriority);21临界资源问题(1)class Stack int idx=0;char data=new char6;public void push(char c)dat
14、aidx=c;idx+;public char pop()idx-;return dataidx;两个线程A和B在同时操纵Stack类的同一个实例(堆栈)，A正在往堆栈里push一个数据，B则要从堆栈中pop一个数据。221.操作之前 data=|a|b|idx=22.A执行push中的第一个语句，将c推入堆栈；data=|a|b|c|idx=23.A还未执行idx+语句，A的执行被B中断，B执行pop方法，返回b：data=|a|b|c|idx=14.A继续执行push的第二个语句：data=|a|b|c|idx=2最后的结果相当于c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
15、整性。临界资源问题(2)23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。每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记，这个标记用来保证在任一时刻，只能有一个线程访问该对象。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24关键字Synchronized用法举例 public void push(char c)synchronized(this)dataidx=c;idx+;public char pop()synchronized(this)idx-;return data
16、idx;25关键字Synchronizedsynchronized 除了象上面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。public synchronized void push(char c)如果synchronized用在类声明中，则表明该类中的所有方法都是synchronized的。public synchronized class Stack26实现多线程的同步class SyncStack /支持多线程同步操作的堆栈的实现private int index=0;private char data=new char6;public synchron
17、ized void push(char c)while(index=data.length)trythis.wait();catch(InterruptedException e)this.notify();dataindex=c;index+;public synchronized char pop()while(index=0)trythis.wait();catch(InterruptedException e)this.notify();index-;return dataindex;27生产者-消费者问题(1)生产者：class Producer implements Runnabl
18、eSyncStack stack;public Producer(SyncStack s)stack=s;public void run()for(int i=0;i20;i+)char c=(char)(Math.random()*26+A);stack.push(c);System.out.println(生产：+c);try Thread.sleep(int)(Math.random()*100);catch(InterruptedException e)28消费者：class Consumer implements RunnableSyncStack stack;public Cons
19、umer(SyncStack s)stack=s;public void run()for(int i=0;i20;i+)char c=stack.pop();System.out.println(消费:+c);try Thread.sleep(int)(Math.random()*1000);catch(InterruptedException e)生产者-消费者问题(2)29生产者-消费者问题(3)主程序：public class SyncTest public static void main(String args)SyncStack stack=new SyncStack();Runnable p=new Producer(stack);Runnable c=new Consumer(stack);Thread t1=new Thread(p);Thread t2=new Thread(c);t1.start();t2.start();30Ex2 1.分析并运行本讲义中的生产者-消费者问题实现程序，体会共享数据的使用和线程同步的含义及其实现；其中堆栈类SyncStack的定义见M13-26页；31