1、第十八课,线 程,本课内容,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,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,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，
2、传递给Thread类对象。,代 码,数 据,虚拟CPU,Java线程模型,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。,创建线程 -通过实现Runnable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 Ru
3、nnable public void run() for(int i=0; i30; i+) System.out.println(“No. “ + i);,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);,多线程举例,public class TestThread2 public static void main(String args) Runner2 r = new Runne
4、r2();Thread t1 = new Thread(r);Thread 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); ,多线程共享数据和代码,class MyRunner implements Runnable class YourRunner implements Runnable MyRunner m = new MyRunner(); Y
5、ourRunner y1 = new YourRunner(); YourRunner y2 = new YourRunner();Thread t1 = new Thread(m); Thread t2 = new Thread(y1); Thread t3 = new Thread(y2); Thread t4 = new Thread(y2);,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 TestThread1 public static void main(String args)
6、 Runner1 r = new Runner1();Thread t = new Thread(r);t.start();,线程状态转换 (Thread Scheduling),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() for(int i=0; i30; i+) if(i
7、%10=0 ,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.out.println(“Thread main is over“);r.shutDown(); class Runner4 implements Runnable private boole
8、an flag=true;public void run() int i = 0;while (flag=true) System.out.print(“ “ + i+); public void shutDown() flag = false; ,线程控制基本方法,join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();tryt.join();catch(InterruptedExce
9、ption 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); ,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.start(); class Runn
10、er6 extends Thread public void run() for(int i=0;i50;i+) System.out.println(“SubThread: “ + i); ,两种创建线程方法的比较,使用Runnable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Thread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()。,Ex1,分析并运行P6页的例子，体会通过实现Runnable接口创建线程的过程； 细化P16页程序，体会并实现通过继承Thread类创建线程，并
11、要求实现下述输出结果：连续输出26个大写字母A Z ；,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,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，有高优先级的线程参与调度；时间片方式下，当前时间片用完，
12、有同优先级的线程参与调度。,线程的调度,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);,临界资源问题(1),class Stackint idx=0;char data = new char6;public void push(char c)dataidx = c;idx+;
13、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。,1. 操作之前 data = | a | b | | | | | idx=2 2. A执行push中的第一个语句，将c推入堆栈；data = | a | b | c | | | | idx=2 3. A还未执行idx+语句，A的执行被B中断，B执行pop方法，返回c：data = | a | b | c | | | | idx=1 4. A继续执行push的第二个语句：data = | a | b |
14、 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整性。,临界资源问题(2),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,关键字Synchronized,public void push(char c)synchronized(this)dataidx=c;idx
15、+;public char pop()synchronized(this)idx-;return dataidx;,关键字Synchronized,synchronized 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),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 synchronized void push(char
16、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;,生产者-消费者问题,生产者：Consumer.java 消费者：Producer.java 栈：SyncStack.java 主程
17、序：SyncTest.java,生产者-消费者问题(1),生产者： class Producer implements Runnable SyncStack 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(InterruptedEx
18、ception e) ,消费者： class Consumer implements Runnable SyncStack stack; public Consumer(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),生产者-消费者问题(3),主程序：pub
19、lic class SyncTestpublic 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();,Ex2,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P27页；,
