1、第12讲 线程技术 Java Multi-Threads,计算机与通信学院,本章主要内容,一、线程及多线程的概念,程序（program）是对数据描述与操作的代码的集合，是应用程序执行的脚本。是静态的。,一、线程及多线程的概念,进程（process）是程序的一次完整的执行过程，是操作系统运行程序的基本单位。系统从程序入口开始按语句的顺序(其中包括顺序、分支和循环)完成相应指令直至结尾，从出口退出，同时整个程序结束。是动态的。一个进程既包括其所要执行的指令，也包括了执行指令所需的任何系统资源，如CPU、内存空间、I/O端口等，不同进程所占用的系统资源相对独立。,一、线程及多线程的概念,多任务是指在
2、一个系统中可以同时运行多个程序，即有多个独立运行的任务(多个进程），每一个任务对应一个进程。,例如： 边听音乐边编写Java程序,一、线程及多线程的概念,线程是比进程更小的运行单位，是程序中单个顺序的流控制。每个线程也有它自身的产生、存在和消亡的过程，是一个动态的概念。在执行的任何时刻，只有一个执行点。,一、线程及多线程的概念,多线程(Multi-Threads)多线程是相对于单线程而言的，指的是在一个程序中可以定义多个线程并同时运行它们，每个线程可以执行不同的任务。与多进程不同的是，同类多线程共享一块内存空间和一组系统资源，所以，系统创建多线程花费单价较小。因此，也称线程为轻负荷进程。,例如
3、：在线看电影，播放程序在播放的同时也在下载。,一、线程及多线程的概念,线程与进程的区别 线程并不是一个完整的程序，它自己本身并不能独立运行，只能包含在程序中、只能在进程内部执行。,process,process,一、线程及多线程的概念,线程与进程的区别 多个进程的内部数据和状态都是完全独立的。 线程本身的数据通常只有寄存器数据，以及一个程序执行时使用的堆栈，所以线程的切换比进程切换的负担要小。 属于同一进程的所有线程共享该进程的内存空间和一组系统资源，所以线程之间切换的速度比进程切换要快得多。,二、Java中的线程技术,Java的线程是通过软件包java.lang中定义的类Thread来实现的
4、。当生成一个Thread类的对象之后，就产生了一个线程，通过该对象，可以启动线程、终止线程、或者暂时挂起线程等。,二、Java中的线程技术,Thread在Java包中的层次关系：所有已实现的接口：Runnable Thread类的原型：public class Thread extends Object implements Runnable,二、Java中的线程技术,Runnable接口：java.lang.RunnableRunnable的原型：public interface Runnable void run();,二、Java中线程的创建,二、Java中线程的创建,二、Java中线程
5、的创建,二、Java中线程的创建,二、Java中线程的创建,通过扩展Thread类创建线程-方法一 1.创建Thread类的子类。 2.重写Thread类中的run()方法。 3.创建子类的对象。 4.调用线程对象的start()方法。例子.ThreadTest.java,二、Java中线程的创建,通过扩展Thread类创建线程-方法一 1.创建Thread类的子类。 2.重写Thread类中的run()方法。 3.创建子类的对象。 4.调用线程对象的start()方法。例子.ThreadTest.java,二、Java中线程的创建,例子.ThreadTest.java,二、Java中线程的创
6、建,实现Runnable接口创建线程-方法二 1.创建实现接口Runnable的类。 2.实现接口Runnable中的run()方法。 3.创建实现了Runnable接口的类对象。 4.将3中创建的对象作为参数，创建Thread类对象。 5.调用线程对象的start()方法。例子.AppletThreadTest.java,二、Java中线程的创建,二、Java中线程的创建,例子.RunnableThreadTest.java,二、线程的状态和生命周期,线程的状态,二、线程的状态和生命周期,线程的生命周期 1新建 2就绪 3运行 4阻塞 5死亡,二、线程的状态和生命周期,1新建当一个Threa
7、d类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建状态。此时它已经有了相应的内存空间和其他资源，并已被初始化。 2就绪处于新建状态的线程被启动后，将进入线程队列排队等待CPU时间片，此时它已经具备了运行的条件，一旦轮到它来享用CPU资源时，就可以脱离创建它的主线程独立开始自己的生命周期了。另外，原来处于阻塞状态的线程被解除阻塞后也将进入就绪状态。,二、线程的状态和生命周期,3运行当就绪状态的线程被调度并获得处理器资源时，便进入运行状态。 run()方法每一个Thread类及其子类的对象都有一个重要的run()方法，当线程对象被调度执行时，它将自动调用本对象的run()方法，从第一句开始顺
8、序执行。run()方法定义了这一类线程的操作和功能。,二、线程的状态和生命周期,4阻塞一个正在执行的线程如果在某些特殊情况下，如被人为挂起或需要执行费时的输入输出操作时，将让出CPU并暂时中止自己的执行，进入阻塞状态。阻塞时它不能进入排列队列，只有当引起阻塞的原因被消除时，线程才可以转入就绪状态，重新进到线程队列中排队等待CPU资源，以便从原来终止处开始继续执行。,二、线程的状态和生命周期,5死亡处于死亡状态的线程不具有继续运行的能力。线程死亡的原因有两个： 一个是正常运行的线程完成了它的全部工作，即执行完了run()方法的最后一个语句并退出； 另一个是线程被提前强制性地终止，如通过执行sto
9、p()方法或destroy()终止线程。,二、线程调度与优先级,二、线程调度与优先级,调度就是分配CPU资源，确定线程的执行顺序。 Java采用抢占式调度方式，即高优先级线程具有剥夺低优先级线程执行的权力。 如果一个低优先线程正在执行，这时出现一个高优先级线程，那么低优先级线程就只能停止执行，放弃CPU，推回到等待队列中，等待下一轮执行，而让高优先级线程立即执行。 如果线程具有相同的优先级，则按“先来先服务“的原则调度。,二、线程调度与优先级,问题：如果高优先级抢占了低优先级的线程后，一直占据CPU，低优先级的线程如何获得控制权？有两个方法可以改变这种现象： 一是调用sleep()方法，暂时进
10、入睡眠状态，从而让出CPU，使有相同优先级线程和低优先级线程有执行的机会。 二是调用yield()而放弃CPU，这时和它有相同优先级的线程就有执行的机会。,三、多线程并发程序,二、线程组（Thread Group),二、守护线程（Deamon),三、多线程并发程序-线程同步,在多线程的程序中，当多个线程并发执行时，由于线程的相对执行顺序是不确定的。 当多个并发线程需要共享程序的代码区域和数据区域时，由于各线程的执行顺序是不确定的，因此执行的结果就带有不确定性，这就要求线程同步例子：MultiThread.java,三、多线程并发程序-线程同步,临界区和线程同步在多线程程序设计中，我们将程序中那
11、些不能被多个线程并发执行的代码段称为临界区。当某个线程已处于临界区时，其他的线程就不允许再进入临界区 。 实现方法：则是在共享代码之前加入synchronized段，把共享代码包含在synchronized段中，格式如下： synchronized(objectname) statement 其中，objectname用于指出该临界区的监控对象，是可选项； statement为临界区，它既可以是一个方法，称为同步方法，也可以是一段程序代码，称为同步语句块,三、多线程并发程序-线程同步,临界区和线程同步下列语句定义了一个同步方法method1() synchronized int method1() 下列语句定义了一个同步语句块 int method1()synchronized(this),Thats All,
