Java執(zhí)行緒的基礎(chǔ)與使用方法課件

第10章Java的執(zhí)行緒10-1執(zhí)行緒的基礎(chǔ)10-2Java執(zhí)行緒的使用方法10-3Java執(zhí)行緒的同步10-4管道串流的執(zhí)行緒第10章Java的執(zhí)行緒10-1執(zhí)行緒的基礎(chǔ)10-1執(zhí)行緒的基礎(chǔ)10-1-1Java的執(zhí)行緒10-1-2多工與多執(zhí)行緒10-1執(zhí)行緒的基礎(chǔ)10-1-1Java的執(zhí)行緒10-1-1Java的執(zhí)行緒-說(shuō)明「執(zhí)行緒」（Thread）也稱為「輕量行程」（LightweightProcess），其執(zhí)行過程類似上述程式執(zhí)行，只是執(zhí)行緒不能單獨(dú)存在或執(zhí)行，一定需要隸屬於一個(gè)程式，由程式啟動(dòng)執(zhí)行緒，如右圖所示：10-1-1Java的執(zhí)行緒-說(shuō)明「執(zhí)行緒」（Thread本資料來(lái)源本資料來(lái)源10-1-1Java的執(zhí)行緒-多執(zhí)行緒如果程式碼本身沒有先後依存關(guān)係，程式能夠分割成多個(gè)同步執(zhí)行緒來(lái)一起執(zhí)行，這種程式設(shè)計(jì)方法稱為「平行程式設(shè)計(jì)」（ParallelProgramming），如右圖所示：10-1-1Java的執(zhí)行緒-多執(zhí)行緒如果程式碼本身沒有先10-1-2多工與多執(zhí)行緒目前的作業(yè)系統(tǒng)都強(qiáng)調(diào)「多工」（Multitasking）。例如：微軟的Windows作業(yè)系統(tǒng)屬於一套多工的作業(yè)系統(tǒng)，可以同時(shí)執(zhí)行小畫家、記事本和小算盤等多個(gè)應(yīng)用程式。不同於作業(yè)系統(tǒng)的多工，「多執(zhí)行緒」（Multithreaded）是指在單一應(yīng)用程式擁有多個(gè)執(zhí)行流程。例如：Web瀏覽程式可以在下載網(wǎng)頁(yè)檔案的同時(shí)顯示動(dòng)畫、播放音樂或捲動(dòng)視窗瀏覽網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容。10-1-2多工與多執(zhí)行緒目前的作業(yè)系統(tǒng)都強(qiáng)調(diào)「多工」（M10-2Java執(zhí)行緒的使用方法10-2-1實(shí)作Runnable介面10-2-2繼承Thread類別10-2Java執(zhí)行緒的使用方法10-2-1實(shí)作Runn10-2Java執(zhí)行緒的使用方法Java執(zhí)行緒是建立Thread類別的物件，一共有2種方式建立多執(zhí)行緒應(yīng)用程式，如下所示：實(shí)作Runnable介面。繼承Thread類別。10-2Java執(zhí)行緒的使用方法Java執(zhí)行緒是建立Thr10-2-1實(shí)作Runnable介面-架構(gòu)Swing應(yīng)用程式繼承自JFrame，JavaApplet繼承自JApplet，就只能實(shí)作Runnable介面的run()方法來(lái)建立多執(zhí)行緒的應(yīng)用程式，如下所示：classUserThreadextendsUserClassimplementsRunnable{

publicUserThread(intlength){}publicvoidrun(){………}}10-2-1實(shí)作Runnable介面-架構(gòu)Swing應(yīng)用程10-2-1實(shí)作Runnable介面-啟動(dòng)接著可以建立Thread物件和啟動(dòng)執(zhí)行緒，如下所示：UserThreadut1=newUserThread(5);Threadt1=newThread(ut1,"執(zhí)行緒A");t1.start();上述程式碼在建立好UserThread物件ut1後，使用ut1物件建立Thread物件的執(zhí)行緒，參數(shù)字串是執(zhí)行緒名稱，最後使用start()方法啟動(dòng)執(zhí)行緒。10-2-1實(shí)作Runnable介面-啟動(dòng)接著可以建立Th10-2-1實(shí)作Runnable介面-建構(gòu)子Thread類別的建構(gòu)子，如下表所示：10-2-1實(shí)作Runnable介面-建構(gòu)子Thread類10-2-1實(shí)作Runnable介面-相關(guān)方法Thread類別的相關(guān)方法，如下表所示：10-2-1實(shí)作Runnable介面-相關(guān)方法Thread10-2-2繼承Thread類別-架構(gòu)若類別沒有繼承其他類別，就可以直接繼承Thread類別，然後覆寫run()方法建立執(zhí)行緒物件，如下所示：classUserThreadextendsThread{publicUserThread(intlength,Stringname){}publicvoidrun(){………}}10-2-2繼承Thread類別-架構(gòu)若類別沒有繼承其他類10-2-2繼承Thread類別-啟動(dòng)接著就可以建立Thread物件，啟動(dòng)執(zhí)行緒，如下所示：UserThreadut1=newUserThread(5,"執(zhí)行緒A");ut1.start();上述程式碼在建立好UserThread物件ut1後，這是Thread物件，所以可以直接使用start()方法啟動(dòng)執(zhí)行緒。10-2-2繼承Thread類別-啟動(dòng)接著就可以建立Thr10-3Java執(zhí)行緒的同步-說(shuō)明在第10-2節(jié)程式範(fàn)例的執(zhí)行緒間並沒有任何關(guān)係，簡(jiǎn)單的說(shuō)，執(zhí)行緒的目的只是為了加速程式執(zhí)行。另一種情況是執(zhí)行緒間擁有生產(chǎn)和消費(fèi)者的關(guān)係或是同時(shí)存取相同資源，當(dāng)有此情況，就需要考量「同步」（Synchronization）問題。10-3Java執(zhí)行緒的同步-說(shuō)明在第10-2節(jié)程式範(fàn)例的10-3Java執(zhí)行緒的同步-生產(chǎn)者和消費(fèi)者模型生產(chǎn)者和消費(fèi)者模型（Producer/ConsumerModel）生產(chǎn)者和消費(fèi)者模型是指一個(gè)執(zhí)行緒產(chǎn)生資料，稱為生產(chǎn)者，另一個(gè)執(zhí)行緒讀取生產(chǎn)者產(chǎn)生的資料，稱為消費(fèi)者，產(chǎn)生的資料是儲(chǔ)存在共用的資料儲(chǔ)存緩衝區(qū)稱為「佇列」（Queue），這是一種先進(jìn)先出的資料結(jié)構(gòu)，如下圖所示：10-3Java執(zhí)行緒的同步-生產(chǎn)者和消費(fèi)者模型生產(chǎn)者和消10-3Java執(zhí)行緒的同步-synchronized關(guān)鍵字synchronized關(guān)鍵字生產(chǎn)者和消費(fèi)者是同步存取同一個(gè)資源物件，所以存取的enqueue()和dequeue()方法需要使用synchronized關(guān)鍵字鎖定資源，稱為同步方法（SynchronizedMethod），如下所示：publicsynchronizedvoidenqueue(intvalue){……}publicsynchronizedintdequeue(){……}10-3Java執(zhí)行緒的同步-synchronized關(guān)鍵10-3Java執(zhí)行緒的同步-wait()和notify()方法(說(shuō)明)wait()和notify()方法同步執(zhí)行緒雖然使用synchronized關(guān)鍵子避免同時(shí)存取相同物件，但是為了讓生產(chǎn)者產(chǎn)生的資料有地方儲(chǔ)存，且消費(fèi)者能夠取得資料，有兩種情況需要特別處理，如下所示：佇列空了：如果佇列空了，消費(fèi)者需要等待生產(chǎn)者產(chǎn)生資料。佇列滿了：如果佇列滿了，表示已經(jīng)沒有地方儲(chǔ)存，生產(chǎn)者需要等待消費(fèi)者讀取資料。10-3Java執(zhí)行緒的同步-wait()和notify(10-3Java執(zhí)行緒的同步-wait()和notify()方法(enqueue()方法)publicsynchronizedvoidenqueue(intvalue){try//如果佇列已滿

{while(queue.isFull()){wait();//等待

}}catch(InterruptedExceptione){}queue.enqueue(value);//存入

notify();//通知dequeue()}10-3Java執(zhí)行緒的同步-wait()和notify(10-3Java執(zhí)行緒的同步-wait()和notify()方法(dequeue()方法)publicsynchronizedintdequeue(){try//如果佇列已空

{while(queue.isEmpty()){wait();//等待}}catch(InterruptedExceptione){}intdata=queue.dequeue();//取出

notify();//通知enqueue()returndata;}10-3Java執(zhí)行緒的同步-wait()和notify(10-3Java執(zhí)行緒的同步-wait()和notify()方法(相關(guān)方法)Object類別的相關(guān)方法，如下表所示：10-3Java執(zhí)行緒的同步-wait()和notify(10-4管道串流的執(zhí)行緒JavaI/O套件的PipedInputStream和PipedOutputStream管道串流類別是InputStream和OutputStream的子類別，能夠建立類似第10-3節(jié)生產(chǎn)者和消費(fèi)者模型的Java應(yīng)用程式。PipedInputStream和PipedOutputStream管道串流類別能夠在一個(gè)執(zhí)行緒產(chǎn)生資料寫入PipedOutputStream串流物件，然後在另一個(gè)執(zhí)行緒從PipedInputStream串流物件讀取資料。10-4管道串流的執(zhí)行緒JavaI/O套件的PipedI第10章Java的執(zhí)行緒10-1執(zhí)行緒的基礎(chǔ)10-2Java執(zhí)行緒的使用方法10-3Java執(zhí)行緒的同步10-4管道串流的執(zhí)行緒第10章Java的執(zhí)行緒10-1執(zhí)行緒的基礎(chǔ)10-1執(zhí)行緒的基礎(chǔ)10-1-1Java的執(zhí)行緒10-1-2多工與多執(zhí)行緒10-1執(zhí)行緒的基礎(chǔ)10-1-1Java的執(zhí)行緒10-1-1Java的執(zhí)行緒-說(shuō)明「執(zhí)行緒」（Thread）也稱為「輕量行程」（LightweightProcess），其執(zhí)行過程類似上述程式執(zhí)行，只是執(zhí)行緒不能單獨(dú)存在或執(zhí)行，一定需要隸屬於一個(gè)程式，由程式啟動(dòng)執(zhí)行緒，如右圖所示：10-1-1Java的執(zhí)行緒-說(shuō)明「執(zhí)行緒」（Thread本資料來(lái)源本資料來(lái)源10-1-1Java的執(zhí)行緒-多執(zhí)行緒如果程式碼本身沒有先後依存關(guān)係，程式能夠分割成多個(gè)同步執(zhí)行緒來(lái)一起執(zhí)行，這種程式設(shè)計(jì)方法稱為「平行程式設(shè)計(jì)」（ParallelProgramming），如右圖所示：10-1-1Java的執(zhí)行緒-多執(zhí)行緒如果程式碼本身沒有先10-1-2多工與多執(zhí)行緒目前的作業(yè)系統(tǒng)都強(qiáng)調(diào)「多工」（Multitasking）。例如：微軟的Windows作業(yè)系統(tǒng)屬於一套多工的作業(yè)系統(tǒng)，可以同時(shí)執(zhí)行小畫家、記事本和小算盤等多個(gè)應(yīng)用程式。不同於作業(yè)系統(tǒng)的多工，「多執(zhí)行緒」（Multithreaded）是指在單一應(yīng)用程式擁有多個(gè)執(zhí)行流程。例如：Web瀏覽程式可以在下載網(wǎng)頁(yè)檔案的同時(shí)顯示動(dòng)畫、播放音樂或捲動(dòng)視窗瀏覽網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容。10-1-2多工與多執(zhí)行緒目前的作業(yè)系統(tǒng)都強(qiáng)調(diào)「多工」（M10-2Java執(zhí)行緒的使用方法10-2-1實(shí)作Runnable介面10-2-2繼承Thread類別10-2Java執(zhí)行緒的使用方法10-2-1實(shí)作Runn10-2Java執(zhí)行緒的使用方法Java執(zhí)行緒是建立Thread類別的物件，一共有2種方式建立多執(zhí)行緒應(yīng)用程式，如下所示：實(shí)作Runnable介面。繼承Thread類別。10-2Java執(zhí)行緒的使用方法Java執(zhí)行緒是建立Thr10-2-1實(shí)作Runnable介面-架構(gòu)Swing應(yīng)用程式繼承自JFrame，JavaApplet繼承自JApplet，就只能實(shí)作Runnable介面的run()方法來(lái)建立多執(zhí)行緒的應(yīng)用程式，如下所示：classUserThreadextendsUserClassimplementsRunnable{

publicUserThread(intlength){}publicvoidrun(){………}}10-2-1實(shí)作Runnable介面-架構(gòu)Swing應(yīng)用程10-2-1實(shí)作Runnable介面-啟動(dòng)接著可以建立Thread物件和啟動(dòng)執(zhí)行緒，如下所示：UserThreadut1=newUserThread(5);Threadt1=newThread(ut1,"執(zhí)行緒A");t1.start();上述程式碼在建立好UserThread物件ut1後，使用ut1物件建立Thread物件的執(zhí)行緒，參數(shù)字串是執(zhí)行緒名稱，最後使用start()方法啟動(dòng)執(zhí)行緒。10-2-1實(shí)作Runnable介面-啟動(dòng)接著可以建立Th10-2-1實(shí)作Runnable介面-建構(gòu)子Thread類別的建構(gòu)子，如下表所示：10-2-1實(shí)作Runnable介面-建構(gòu)子Thread類10-2-1實(shí)作Runnable介面-相關(guān)方法Thread類別的相關(guān)方法，如下表所示：10-2-1實(shí)作Runnable介面-相關(guān)方法Thread10-2-2繼承Thread類別-架構(gòu)若類別沒有繼承其他類別，就可以直接繼承Thread類別，然後覆寫run()方法建立執(zhí)行緒物件，如下所示：classUserThreadextendsThread{publicUserThread(intlength,Stringname){}publicvoidrun(){………}}10-2-2繼承Thread類別-架構(gòu)若類別沒有繼承其他類10-2-2繼承Thread類別-啟動(dòng)接著就可以建立Thread物件，啟動(dòng)執(zhí)行緒，如下所示：UserThreadut1=newUserThread(5,"執(zhí)行緒A");ut1.start();上述程式碼在建立好UserThread物件ut1後，這是Thread物件，所以可以直接使用start()方法啟動(dòng)執(zhí)行緒。10-2-2繼承Thread類別-啟動(dòng)接著就可以建立Thr10-3Java執(zhí)行緒的同步-說(shuō)明在第10-2節(jié)程式範(fàn)例的執(zhí)行緒間並沒有任何關(guān)係，簡(jiǎn)單的說(shuō)，執(zhí)行緒的目的只是為了加速程式執(zhí)行。另一種情況是執(zhí)行緒間擁有生產(chǎn)和消費(fèi)者的關(guān)係或是同時(shí)存取相同資源，當(dāng)有此情況，就需要考量「同步」（Synchronization）問題。10-3Java執(zhí)行緒的同步-說(shuō)明在第10-2節(jié)程式範(fàn)例的10-3Java執(zhí)行緒的同步-生產(chǎn)者和消費(fèi)者模型生產(chǎn)者和消費(fèi)者模型（Producer/ConsumerModel）生產(chǎn)者和消費(fèi)者模型是指一個(gè)執(zhí)行緒產(chǎn)生資料，稱為生產(chǎn)者，另一個(gè)執(zhí)行緒讀取生產(chǎn)者產(chǎn)生的資料，稱為消費(fèi)者，產(chǎn)生的資料是儲(chǔ)存在共用的資料儲(chǔ)存緩衝區(qū)稱為「佇列」（Queue），這是一種先進(jìn)先出的資料結(jié)構(gòu)，如下圖所示：10-3Java執(zhí)行緒的同步-生產(chǎn)者和消費(fèi)者模型生產(chǎn)者和消10-3Java執(zhí)行緒的同步-synchronized關(guān)鍵字synchronized關(guān)鍵字生產(chǎn)者和消費(fèi)者是同步存取同一個(gè)資源物件，所以存取的enqueue()和dequeue()方法需要使用synchronized關(guān)鍵字鎖定資源，稱為同步方法（SynchronizedMethod），如下所示：publicsynchronizedvoidenqueue(intvalue){……}publicsynchronizedintdequeue(){……}10-3Java執(zhí)行緒的同步-synchronized關(guān)鍵10-3Java執(zhí)行緒的同步-wait()和notify()方法(說(shuō)明)wait()和notify()方法同步執(zhí)行緒雖然使用synchronized關(guān)鍵子避免同時(shí)存取相同物件，但是為了讓生產(chǎn)者產(chǎn)生的資料有地方儲(chǔ)存，且消費(fèi)者能夠取得資料，有兩種情況需要特別處理，如下所示：佇列空了：如果佇列空了，消費(fèi)者需要等待生產(chǎn)者產(chǎn)生資料。佇列滿了：如果佇列滿了，表示已經(jīng)沒有地方儲(chǔ)存，生產(chǎn)者需要等待消費(fèi)者讀取資料。10-3Java執(zhí)行緒的同步-wait()和notify(10-3Java執(zhí)行緒的同步-wait()和notify()方法(enqueue()方法)publicsynchronizedvoidenqueue(intvalue){try//如果佇列已滿

{while(queue.isFull()){wait();//等待

}}catch(InterruptedExcept