第9章 多线程

Java程序设计
实践练习1、请编写多线程程序。先封装一类对象 RandomNumber，功能是先产生一个大于10的随机整数n，再产 生n个随机数并存放于数组中。然后封装两个线程Thread1（要求 是Thread的子类）和Thread2（要求实现Runnable接口）并发地 对所生成的随机数进行排序，其中Thread1要求采用冒泡排序法进 行排序，并输出排序结果。Thread2要求采用快速排序法进行排序 ，并输出排序结果。最后编写主线程TestThread，加入上述两个 线程实现程序的并发，比较这两个线程排序的结果。
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• （1）New Thread创建状态 • 根据实现线程的方法不同，创建新的线程对象有不同的 方法： • ■ 如果一个类继承了Thread类，那么，这个类本身就 是一个线程类，直接创建该类的对象即可。创建一个新 的线程对象之后，系统并没有为它分配资源，它仅仅是 一个空对象，因此必须调用Thread类的start()方法来启 动线程。
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• 【示例演示】下面的例题说明了同步检索和存储向量中 的对象，来理解wait()、notify()和synchronized的用 法。 • 说明：MyVector类中的put()方法接收用户的消息并存 储它们到向量中；另一个get()方法接收向量中的消息并 在屏幕中显示它们。其中get()方法应等到向量中有新消 息出现时才调用，同时put()方法应在它存储新消息到向 量中时通知get()方法。
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一、线程与进程
• ■与顺序执行的程序一样，线程也有一个开始、一串执 行的代码和一个结束，但线程不是一个独立的程序，它 自己并不能运行，必须在程序中运行。 • ■每个程序必须有一个线程称为主线程，如应用中的 main()方法就是主线程。 • ■CPU为执行的每个进程分配独立的内存空间；但一个 进程中所有线程共享同一个内存空间。 • ■线程又称为轻型进程或执行现场；进程又称为重型进 程。
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第9章 多线程
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一、线程与进程
• 1．线程与进程 • （1）进程 • Windows是一个多任务操作系统，可以同时打开和运 行多个应用程序，如可以一边听着音乐，一边玩着游 戏，同时还打印要输出的打印稿。 • ■这每一个独立运行的应用程序称为一个进程，同时 运行的多个应用程序称为多进程。 • ■每个进程都有其独立的代码程序和在内存中拥有一 块独立的内存空间。 • ■进程对内存的开销较大。
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二、线程的实现 • 语法：public class <类名>extends Thread • { • } • 例如：class subThread extends Thread • { • //重写run()方法的线程体 • }
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• （2）Runnable接口 • 在网上创建Applet时，需要继承JApplet类，因为Java不 支持多重继承，不可同时继承JApplet和Thread类，为此， Java提供了Runnable接口来解决这个问题。 • Runnable接口由单个的run()方法组成；它在线程激活 时执行。可扩展JApplet类并实现Runnable接口和重新编码 run()方法。
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（3）Not Runnable不可运行状态 如果一个线程处于下列状态之一，线程处于不可运行状态： ■ 正在睡眠sleep() ■ 正在等待wait() ■ 被另一个线程所阻塞 用sleep()方法可以使线程进入睡眠方式，一个睡眠的线 程在指定的时间过去之后，可进入运行状态，在指定的时间 过去之前，该线程是不可运行的。 Sleep()方法的语法： public static void sleep(long millis) throws InterruptedException 参数millis是线程睡眠的毫秒数（1秒＝1000毫秒）， sleep()方法是一个静态方法，并抛出 InterruptedException异常，在调用该方法时，必须处理 这种异常。
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• 语法：public class <类名>extends JApplet implements Runnable • { • … • } • 例如：class subThread extends JApplet implements Runnable • { • //重写run()方法的线程体 • }
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• （2）Runnable可运行状态 • ■当线程调用Thread类的start()方法时，它进入了可运行 状态。 • ■start()方法负责启动线程，分配线程所必需的系统资源 ，调度线程运行，调用线程的run()方法。 • ■线程处于可运行状态，并不等于正在运行，因为单CPU 不可能一次执行一条以上的线程，CPU维持一个线程队列 。一旦启动，线程排队等候CPU时间，等待轮到它的执行 ，因此在任何时刻，线程可能在等待处理器的关照。 • ■一旦启动线程，线程进入可运行状态，线程的所有活动 都在线程体的run()方法中发生，当线程被创建和初始化之 后，调用run()方法，它一般包括一个循环。
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• （2）声明线程中同步方法的格式 • 在一个对象中，用synchonized声明的方法为同步方法 。Java中有一个同步模型----监视器，负责管理线程对 对象中的同步方法的访问。它的原理是：赋予该对象惟 一一把“钥匙”，当多个线程进入对象，只有取得该对 象钥匙的线程才可以访问同步方法，其它线程在该对象 中等待，直到该线程用wait()方法放弃这把钥匙，其它 等待的线程抢占到该钥匙的线程后才得以执行，而没有 取得钥匙的线程仍被阻塞在该对象中等待。 • 该方法声明为同步的形式：
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一、线程与进程
2．多线程的定义 （1）只有一条线程的进程称为单线程；单线程一次只能 执行一个任务，要等待一个任务的完成才能执行另一个 任务。 （2）有不止一个线程的进程称为多线程；进程中的多线 程同时运行，执行不同的任务和彼此交互。
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二、线程的实现 1．实现线程的方法 有两种方法创建线程：一种是继承Thread类；一种是 实现Runnable接口。 （1）Thread类 Java的线程是通过ng包中的Thread类来实现的 ，可以构造和访问多线程应用中的各个线程，它支持许多 种方法，得到关于线程的活动、集合的信息，并检查线程 的性质，引起线程的等待、中断或撤消。 通过扩展Thread类，可使应用和类在单独的线程中运行 。
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• 2．实现线程间通信的方法 • （1）public final void wait()throws InterruptedException • 该方法告诉当前的线程放弃监视器并睡眠直到另一个线程调用 notify()或notifyAll()方法为止，使用该方法来同步线程。 • （2）public final void notify() • 该方法唤醒正在等待当前对象监视器的单个线程，如果有多个线 程在等待，任意选择其中之一。 • （3）public final void notifyAll() • 该方法唤醒所有正在等待的线程。 • （4）public static void yield() • 该方法告诉系统将当前线程切换到睡眠状态，并执行队列中下一 个线程，用它来保证使低优先级线程也可得到处理时间。
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• 2．线程的生命周期 • 一个线程一旦产生之后，就处于线程的生命周期的某一 状态，线程的状态表示正在进行的活动以及能够完成的 任务。 • 线程的生命周期有4种状态： • ■ New Thread(创建状态) • ■ Runnable(可运行状态) • ■ Not Runnable(不可运行状态) • ■ Deal(死亡状态)
■任何实现Runnable接口类的对象都可以作为一个线 程的目标对象，类Thread本身也实现了Runnable接口 ，所以有两种方法实现线程体： 第一种方法：定义一个线程类，该类继承Thread类并 重写其中的run()方法，初始化这个类的实例时，目标 对象target可以为null，直接用实例对象来执行线程体 。 第二种方法：初始化一个Thread类的线程对象时，必 须提供一个实现Runnable接口的类的对象作为线程的 目标对象，这样Thread对象就可以调用目标对象中的 run()方法，启动线程。
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【示例演示】该例题演示Thread类及其方法的使用。
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Java程序设计 （4）Deal死亡状态 一个线程可能是自然死亡，也可能是被杀死。 当线程完成run()方法中的循环，则此线程为自然死亡，如上例 中线程在完成26次循环后自然死亡。 分配null给此线程对象，可以杀死该线程。 可以用Thread类的isAlive()方法来确定线程是否启动或停止。 语法：public final Boolean isAlive() 【示例演示】使用两种方法来创建线程：通过继承Thread类和 实现Runnable接口。
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一、线程与进程
• （2）线程 • ■一个进程（即一个应用程序）里可以包含多个线程， 一个线程就是一个独立的程序流，这称为单线程，程序 语句一条接一条按顺序执行。 • ■许多应用程序使用了多线程，如游戏中的图像与声音 ，可以这样理解，图形与声音是两个独立的程序子单元 ，每个子单元处理一个任务，两个单元同时运行。每个 子单元称为线程(thread)，进程一般分为称为任务 (tasks)的小块，而每个任务小块又可分为更小称为线程 的块。 • ■线程可定义为程序内控制的单顺序流。