Java程序設(shè)計(jì)教程（第三版）課件 項(xiàng)目十 多線程

項(xiàng)目十多線程

【項(xiàng)目描述】

在Java中，實(shí)現(xiàn)多線程有兩種方法，本項(xiàng)目介紹了兩種不同的方法實(shí)現(xiàn)多線程。在多個(gè)線程對同一共享資源進(jìn)行寫操作時(shí)可能會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤，本項(xiàng)目還演示了使用線程的同步操作來避免這種錯(cuò)誤。【任務(wù)分解】本項(xiàng)目可分解為以下三個(gè)任務(wù)：用Thread類實(shí)現(xiàn)多線程。用Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程。線程的同步與死鎖。任務(wù)一用Thread類實(shí)現(xiàn)多線程【任務(wù)描述】任務(wù)10-1：利用Thread類實(shí)現(xiàn)多線程。模擬兩個(gè)線程同時(shí)數(shù)鴨子的過程。【必備知識】1.多線程的概念線程是指可以獨(dú)立并發(fā)執(zhí)行的程序單元。而多線程是指程序中同時(shí)存在的多個(gè)執(zhí)行體，它們按照自己的執(zhí)行路線并發(fā)工作，獨(dú)立完成各自的功能，互不干擾。2．線程的生命周期線程的生命周期有5個(gè)狀態(tài)：新生狀態(tài)：對象初始化后就進(jìn)入新生狀態(tài)，為其分配內(nèi)存空間。就緒狀態(tài)：通過start()方法進(jìn)入就緒狀態(tài)，進(jìn)入線程隊(duì)列，等待CPU。運(yùn)行狀態(tài)：運(yùn)行自己的run()方法，直到調(diào)用其他方法、完成任務(wù)、資源阻塞等終止。阻塞狀態(tài)：就是在運(yùn)行狀態(tài)由于資源得不到滿足讓出CPU，進(jìn)入阻塞狀態(tài)。消亡狀態(tài)：兩種情況進(jìn)入消亡狀態(tài)。1）正常運(yùn)行的線程完成了它的工作內(nèi)容。2）被強(qiáng)制終止，如：調(diào)用stop()或destroy()方法。

阻塞解除阻塞事件

start()stop()或destory()調(diào)度選中

新生狀態(tài)就緒狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)阻塞狀態(tài)消亡狀態(tài)線程的生命周期3．實(shí)現(xiàn)多線程的兩種方法

在Java中，創(chuàng)建線程的方法有兩種：通過創(chuàng)建Thread類的子類來實(shí)現(xiàn)；通過實(shí)現(xiàn)Runnable接口的類來實(shí)現(xiàn)。

4.繼承Thread類來實(shí)現(xiàn)多線程[格式10-1通過Thread類實(shí)現(xiàn)多線程]class類名extendsThread{

屬性；//定義類的屬性…

方法；//定義類的方法…publicvoidrun(){//重寫Thread類的run()方法

線程主體；}}【解題思路】

任務(wù)10-1:1．首先創(chuàng)建一個(gè)Thread類的一個(gè)子類。2．在子類中實(shí)現(xiàn)run()方法。3．在main()方法中調(diào)用start()方法。重溫任務(wù)：任務(wù)10-1：利用Thread類實(shí)現(xiàn)多線程。模擬兩個(gè)線程同時(shí)數(shù)鴨子的過程。

【任務(wù)透析】packagecom;classShuYaZiThreadextendsThread{ privateStringname; publicShuYaZiThread(Stringname){ =name; } publicvoidrun(){ for(inti=0;i<=10;i++){ System.out.println(name+"：第"+i+"只鴨子"); try{ Thread.sleep(500);

}catch(InterruptedExceptione){ e.printStackTrace();

}

} } }

publicclassThreadDemo10_1Test{ publicstaticvoidmain(String[]args){

ShuYaZiThreadmt1=newShuYaZiThread("王文軒");

ShuYaZiThreadmt2=newShuYaZiThread("孫桐桐");

mt1.start();

mt2.start();

}}本任務(wù)案例中，兩個(gè)對象mt1和mt2分別調(diào)用了start()方法啟動(dòng)了兩個(gè)線程。start()方法的調(diào)用并不是立即執(zhí)行多線程代碼，而是使得線程變?yōu)榫蜖钚袘B(tài)，什么時(shí)候運(yùn)行是由操作系統(tǒng)調(diào)度的。

圖10.2任務(wù)10-1的運(yùn)行結(jié)果【課堂提問】進(jìn)程和線程的區(qū)別是什么?線程的生命周期有哪幾種狀態(tài)，這幾種狀態(tài)間是如何轉(zhuǎn)換的?啟動(dòng)多線程的應(yīng)該調(diào)用什么方法?【現(xiàn)場演練】模仿任務(wù)10-1，利用Thread類實(shí)現(xiàn)多線程，模擬3個(gè)人同時(shí)派發(fā)招生簡章的情形，假設(shè)每人要派發(fā)100份。任務(wù)二

用Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程【任務(wù)描述】任務(wù)10-2：利用Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程。模擬兩個(gè)線程同時(shí)數(shù)鴨子的過程?！颈貍渲R】1．利用接口Runnable來實(shí)現(xiàn)多線程

接口Runnable中的方法：通過Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程的語法格式如下：[格式10-2通過Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程]class類名implementsRunnable{

屬性；//定義類的屬性…

方法；//定義類的方法…publicvoidrun(){//重寫Runnable接口中的run()方法

線程主體；}}線程的幾個(gè)重要方法：sleep(longmillis):讓一個(gè)線程進(jìn)入休眠狀態(tài)，即使程序的執(zhí)行暫停一段指定的時(shí)間。單位為毫秒。setName(Stringname):設(shè)置線程名字。getName():返回線程的名字。currentThread()：返回當(dāng)前的線程，返回類型為Thread。isAlive():判斷線程是否處在動(dòng)行狀態(tài)，如果是返回true,否則返回false。yield():將目前正在執(zhí)行的線程暫停。【解題思路】

任務(wù)10-2:1．設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)現(xiàn)接口Runnable的類。2．重寫線程的run()方法。3．創(chuàng)建一個(gè)該類的對象。4．以此對象為參數(shù)建立Thread類對象。5．Thread對象調(diào)用start()方法。

【任務(wù)透析】//任務(wù)10-2源程序：ThreadDemo10_2Test.javapackagecom;classShuYaZiThreadimplementsRunnable{privateStringname;publicShuYaZiThread(Stringname){=name; }

publicvoidrun(){for(inti=0;i<=10;i++){System.out.println(name+"：第"+i+"只鴨子");try{ Thread.sleep(500);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}} }}publicclassThreadDemo10_2Test{publicstaticvoidmain(String[]args){ShuYaZiThreadmt1=newShuYaZiThread("王文軒");ShuYaZiThreadmt2=newShuYaZiThread("孫桐桐");Threadt1=newThread(mt1);Threadt2=newThread(mt2);t1.start();t2.start();

}}圖10.3任務(wù)10-2的運(yùn)行結(jié)果

本任務(wù)案例中，ShuYaZiThread類通過實(shí)現(xiàn)Runnable接口，使得該類有了多線程類的特征。run（）方法是多線程的一個(gè)約定，所有的多線程代碼都在run方法里面。不管是繼承Thread類還是實(shí)現(xiàn)Runnable接口來實(shí)現(xiàn)多線程，啟動(dòng)多線程仍然是使用Thread類的start()方法，因此使用了Thread類的構(gòu)造方法publicThread(Runnabletarget),接收了Runnable的子類實(shí)例對象。

【課堂提問】在Java中有幾種實(shí)現(xiàn)多線程的方法?繼承Thread類和實(shí)現(xiàn)Runnable接口的區(qū)別是什么?線程的主體方法是什么?

【現(xiàn)場演練】

模仿任務(wù)10-2，利用Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程，模擬3個(gè)人同時(shí)派發(fā)招生簡章的情形，假設(shè)每人要派發(fā)100份。任務(wù)三

線程的同步與死鎖【任務(wù)描述】任務(wù)10-3-1:某商家十周年店慶，免費(fèi)贈(zèng)送100份禮品，前100名申請的用戶可獲得贈(zèng)品。假設(shè)沒有限制每個(gè)賬號索取的份數(shù)，并假定當(dāng)前有4個(gè)用戶正在同時(shí)申請贈(zèng)品。本任務(wù)通過使用線程同步代碼塊來避免贈(zèng)品出現(xiàn)負(fù)數(shù)的這種錯(cuò)誤。任務(wù)10-3-2:多個(gè)線程對同一共享資源進(jìn)行寫操作時(shí)可能引發(fā)錯(cuò)誤。本任務(wù)通過使用線程同步方法塊來避免贈(zèng)品出現(xiàn)負(fù)數(shù)的這種錯(cuò)誤?！颈貍渲R】1．多線程資源共享安全問題

多個(gè)線程同時(shí)操作一個(gè)對象，則此對象稱為共享對象。如果要對共享對象進(jìn)行寫操作，那么在一個(gè)線程進(jìn)行寫操作的過程中，為保證結(jié)果的正確性，其他線程不能同時(shí)對共享資源進(jìn)行操作的。2．線程的同步操作

線程的同步是保證多線程安全訪問共享資源的一種手段，可使用同步代碼塊和同步方法來實(shí)現(xiàn)線程的同步操作。（1）同步代碼塊：[格式10-3同步代碼塊]{synchronized(同步對象)

需要同步的代碼；}（2）同步方法：[格式10-4同步方法]

synchronized方法返回值

方法名(參數(shù)列表){

}

【解題思路】

任務(wù)10-3-1:1．創(chuàng)建申請贈(zèng)品類GetGiftThread，申請贈(zèng)品這個(gè)操作充許多個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行，該類要實(shí)現(xiàn)了多線程。2．當(dāng)某個(gè)線程比較到100份贈(zèng)品還沒送完時(shí)（即gift>0）,則可成功申請到贈(zèng)品，并且贈(zèng)品數(shù)要減1。3．把判斷贈(zèng)品是否為零和申請贈(zèng)品、贈(zèng)品數(shù)減1操作放到同步代碼塊中。4．創(chuàng)建主類，創(chuàng)建主方法，在主方法中定義進(jìn)程對象，創(chuàng)建4個(gè)線程并啟動(dòng)?！救蝿?wù)透析】//任務(wù)10-3-1源代碼：ThreadDemo10_3_1Test.javaclassGetGiftThreadimplementsRunnable{

private

intgift=100;

public

voidrun(){

for(inti=0;i<100;i++){synchronized(this){

if(gift>0){

try{

Thread.sleep(100);

}catch(InterruptedExceptione){

e.printStackTrace();

}

System.out.println("恭喜您成功申請到贈(zèng)品!");

System.out.println("贈(zèng)品還剩:"+(--gift)+"份");

}

} } }}

public

classThreadDemo10_3_1Test{

public

static

voidmain(String[]args){ GetGiftThreadgt=newGetGiftThread();//定義線程對象 Threadt1=newThread(gt); Threadt2=newThread(gt); Threadt3=newThread(gt); Threadt4=newThread(gt); t1.start();//啟動(dòng)線程 t2.start(); t3.start(); t4.start(); }}圖10.5任務(wù)10-3-1ThreadDemo10_3_1Test的運(yùn)行結(jié)果【解題思路】

任務(wù)10-3-2:

步驟3改為同步方法實(shí)現(xiàn)，其余步驟和任務(wù)10-3-1相同。

//任務(wù)10-3-2源代碼：ThreadDemo10_3_2Test.javaclassGetGiftThreadimplementsRunnable{

private

intgift=100;

public

voidrun(){

for(inti=0;i<100;i++){this.apply();}}

publicsynchronizedvoidapply(){ if(gift>0){

try{ Thread.sleep(100); }catch(InterruptedExceptione){ e.printStackTrace(); } System.out.println("恭喜您成功申