第十二章 Java多線程編程.ppt

第12講線程技術JavaMulti Threads 計算機與通信學院 本章主要內容 一 線程及多線程的概念 程序 program 是對數(shù)據(jù)描述與操作的代碼的集合 是應用程序執(zhí)行的腳本 是靜態(tài)的 一 線程及多線程的概念 進程 process 是程序的一次完整的執(zhí)行過程 是操作系統(tǒng)運行程序的基本單位 系統(tǒng)從程序入口開始按語句的順序 其中包括順序 分支和循環(huán) 完成相應指令直至結尾 從出口退出 同時整個程序結束 是動態(tài)的 一個進程既包括其所要執(zhí)行的指令 也包括了執(zhí)行指令所需的任何系統(tǒng)資源 如CPU 內存空間 I O端口等 不同進程所占用的系統(tǒng)資源相對獨立 一 線程及多線程的概念 多任務是指在一個系統(tǒng)中可以同時運行多個程序 即有多個獨立運行的任務 多個進程 每一個任務對應一個進程 例如 邊聽音樂邊編寫Java程序 一 線程及多線程的概念 線程是比進程更小的運行單位 是程序中單個順序的流控制 每個線程也有它自身的產生 存在和消亡的過程 是一個動態(tài)的概念 在執(zhí)行的任何時刻 只有一個執(zhí)行點 一 線程及多線程的概念 多線程 Multi Threads 多線程是相對于單線程而言的 指的是在一個程序中可以定義多個線程并同時運行它們 每個線程可以執(zhí)行不同的任務 與多進程不同的是 同類多線程共享一塊內存空間和一組系統(tǒng)資源 所以 系統(tǒng)創(chuàng)建多線程花費單價較小 因此 也稱線程為輕負荷進程 例如 在線看電影 播放程序在播放的同時也在下載 一 線程及多線程的概念 線程與進程的區(qū)別線程并不是一個完整的程序 它自己本身并不能獨立運行 只能包含在程序中 只能在進程內部執(zhí)行 process process 一 線程及多線程的概念 線程與進程的區(qū)別多個進程的內部數(shù)據(jù)和狀態(tài)都是完全獨立的 線程本身的數(shù)據(jù)通常只有寄存器數(shù)據(jù) 以及一個程序執(zhí)行時使用的堆棧 所以線程的切換比進程切換的負擔要小 屬于同一進程的所有線程共享該進程的內存空間和一組系統(tǒng)資源 所以線程之間切換的速度比進程切換要快得多 二 Java中的線程技術 Java的線程是通過軟件包java lang中定義的類Thread來實現(xiàn)的 當生成一個Thread類的對象之后 就產生了一個線程 通過該對象 可以啟動線程 終止線程 或者暫時掛起線程等 二 Java中的線程技術 Thread在Java包中的層次關系 所有已實現(xiàn)的接口 RunnableThread類的原型 publicclassThreadextendsObjectimplementsRunnable 二 Java中的線程技術 Runnable接口 java lang RunnableRunnable的原型 publicinterfaceRunnable voidrun 二 Java中線程的創(chuàng)建 二 Java中線程的創(chuàng)建 二 Java中線程的創(chuàng)建 二 Java中線程的創(chuàng)建 二 Java中線程的創(chuàng)建 通過擴展Thread類創(chuàng)建線程 方法一1 創(chuàng)建Thread類的子類 2 重寫Thread類中的run 方法 3 創(chuàng)建子類的對象 4 調用線程對象的start 方法 例子 ThreadTest java 二 Java中線程的創(chuàng)建 通過擴展Thread類創(chuàng)建線程 方法一1 創(chuàng)建Thread類的子類 2 重寫Thread類中的run 方法 3 創(chuàng)建子類的對象 4 調用線程對象的start 方法 例子 ThreadTest java 二 Java中線程的創(chuàng)建 例子 ThreadTest java 二 Java中線程的創(chuàng)建 實現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建線程 方法二1 創(chuàng)建實現(xiàn)接口Runnable的類 2 實現(xiàn)接口Runnable中的run 方法 3 創(chuàng)建實現(xiàn)了Runnable接口的類對象 4 將3中創(chuàng)建的對象作為參數(shù) 創(chuàng)建Thread類對象 5 調用線程對象的start 方法 例子 AppletThreadTest java 二 Java中線程的創(chuàng)建 二 Java中線程的創(chuàng)建 例子 RunnableThreadTest java 二 線程的狀態(tài)和生命周期 線程的狀態(tài) 二 線程的狀態(tài)和生命周期 線程的生命周期1 新建2 就緒3 運行4 阻塞5 死亡 二 線程的狀態(tài)和生命周期 1 新建當一個Thread類或其子類的對象被聲明并創(chuàng)建時 新生的線程對象處于新建狀態(tài) 此時它已經有了相應的內存空間和其他資源 并已被初始化 2 就緒處于新建狀態(tài)的線程被啟動后 將進入線程隊列排隊等待CPU時間片 此時它已經具備了運行的條件 一旦輪到它來享用CPU資源時 就可以脫離創(chuàng)建它的主線程獨立開始自己的生命周期了 另外 原來處于阻塞狀態(tài)的線程被解除阻塞后也將進入就緒狀態(tài) 二 線程的狀態(tài)和生命周期 3 運行當就緒狀態(tài)的線程被調度并獲得處理器資源時 便進入運行狀態(tài) run 方法每一個Thread類及其子類的對象都有一個重要的run 方法 當線程對象被調度執(zhí)行時 它將自動調用本對象的run 方法 從第一句開始順序執(zhí)行 run 方法定義了這一類線程的操作和功能 二 線程的狀態(tài)和生命周期 4 阻塞一個正在執(zhí)行的線程如果在某些特殊情況下 如被人為掛起或需要執(zhí)行費時的輸入輸出操作時 將讓出CPU并暫時中止自己的執(zhí)行 進入阻塞狀態(tài) 阻塞時它不能進入排列隊列 只有當引起阻塞的原因被消除時 線程才可以轉入就緒狀態(tài) 重新進到線程隊列中排隊等待CPU資源 以便從原來終止處開始繼續(xù)執(zhí)行 二 線程的狀態(tài)和生命周期 5 死亡處于死亡狀態(tài)的線程不具有繼續(xù)運行的能力 線程死亡的原因有兩個 一個是正常運行的線程完成了它的全部工作 即執(zhí)行完了run 方法的最后一個語句并退出 另一個是線程被提前強制性地終止 如通過執(zhí)行stop 方法或destroy 終止線程 二 線程調度與優(yōu)先級 二 線程調度與優(yōu)先級 調度就是分配CPU資源 確定線程的執(zhí)行順序 Java采用搶占式調度方式 即高優(yōu)先級線程具有剝奪低優(yōu)先級線程執(zhí)行的權力 如果一個低優(yōu)先線程正在執(zhí)行 這時出現(xiàn)一個高優(yōu)先級線程 那么低優(yōu)先級線程就只能停止執(zhí)行 放棄CPU 推回到等待隊列中 等待下一輪執(zhí)行 而讓高優(yōu)先級線程立即執(zhí)行 如果線程具有相同的優(yōu)先級 則按 先來先服務 的原則調度 二 線程調度與優(yōu)先級 問題 如果高優(yōu)先級搶占了低優(yōu)先級的線程后 一直占據(jù)CPU 低優(yōu)先級的線程如何獲得控制權 有兩個方法可以改變這種現(xiàn)象 一是調用sleep 方法 暫時進入睡眠狀態(tài) 從而讓出CPU 使有相同優(yōu)先級線程和低優(yōu)先級線程有執(zhí)行的機會 二是調用yield 而放棄CPU 這時和它有相同優(yōu)先級的線程就有執(zhí)行的機會 三 多線程并發(fā)程序 二 線程組 ThreadGroup 二 守護線程 Deamon 三 多線程并發(fā)程序 線程同步 在多線程的程序中 當多個線程并發(fā)執(zhí)行時 由于線程的相對執(zhí)行順序是不確定的 當多個并發(fā)線程需要共享程序的代碼區(qū)域和數(shù)據(jù)區(qū)域時 由于各線程的執(zhí)行順序是不確定的 因此執(zhí)行的結果就帶有不確定性 這就要求線程同步例子 MultiThread java 三 多線程并發(fā)程序 線程同步 臨界區(qū)和線程同步在多線程程序設計中 我們將程序中那些不能被多個線程并發(fā)執(zhí)行的代碼段稱為臨界區(qū) 當某個線程已處于臨界區(qū)時 其他的線程就不允許再進入臨界區(qū) 實現(xiàn)方法 則是在共享代碼之前加入synchronized段 把共享代碼包含在synchronized段中 格式如下 synchronized objectname statement其中 objectname用于指出該臨界區(qū)的監(jiān)控對象 是可選項 statem