一：理论知识部分
1.线程的概念：
程序是一段静态的代码，它是应用程序执行的蓝 本。 ‐进程是程序的一次动态执行，它对应了从代码加 载、执行至执行完毕的一个完整过程。
多线程是进程执行过程中产生的多条执行线索。 ‐线程是比进程执行更小的单位。 ‐线程不能独立存在，必须存在于进程中，同一进 程的各线程间共享进程空间的数据。 ‐每个线程有它自身的产生、存在和消亡的过程， 是一个动态的概念。 ‐多线程意味着一个程序的多行语句可以看上去几 乎在同一时间内同时运行。
（2）Java中实现多线程的途径有两种：
‐创建Thread类的子类
<1>用Thread类的子类创建线程
首先需从Thread类派生出一个子类，在该子类中 重写run()方法。 例： class hand extends Thread { public void run() {……} }
<2>然后用创建该子类的对象 Lefthand left=new Lefthand(); Righthand right=new Righthand(); <3>最后用start()方法启动线程 left.start(); right.start();
用Thread类的子类创建多线程的关键性操作
–定义Thread类的子类并实现用户线程操作，即
run()方法的实现。
–在适当的时候启动线程。
由于Java只支持单重继承，用这种方法定义的类不可再继承其他父类。
‐在程序中定义实现Runnable接口的类
（2）用Runnable()接口实现线程：
⚫ 首先设计一个实现Runnable接口的类； ⚫ 然后在类中根据需要重写run方法； ⚫ 再创建该类对象，以此对象为参数建立Thread 类的对象； ⚫ 调用Thread类对象的start方法启动线程，将 CPU执行权转交到run方法。
2.中断线程：
⚫ 当线程的run方法执行方法体中最后一条语句后， 或者出现了在run方法中没有捕获的异常时，线 程将终止，让出CPU使用权。
⚫ 调用interrupt()方法也可终止线程。 void interrupt() – 向一个线程发送一个中断请求，同时把这个线 程的“interrupted”状态置为true。 – 若该线程处于 blocked 状 态 ， 会抛出 InterruptedException。
（2）测试线程是否被中断的方法
Java提供了几个用于测试线程是否被中断的方法。 ⚫ static boolean interrupted() – 检测当前线程是否已被中断 ， 并重置状态 “interrupted”值为false。 ⚫ boolean isInterrupted() – 检测当前线程是否已被中断 ， 不改变状态 “interrupted”值 。
3.线程状态：
利用各线程的状态变换，可以控制各个线程轮流 使用CPU，体现多线程的并行性特征。 ⚫ 线程有如下7种状态： ➢ New (新建)
⚫ new（新建） 线程对象刚刚创建，还没有启动，此时线程 还处于不可运行状态。例如: Thread thread=new Thread(r); 此时线程thread处于新建状态，有了相应的 内存空间以及其它资源。
➢ Runnable (可运行)
⚫ runnable（可运行状态) ➢ 此时线程已经启动，处于线程的run()方法之 中。 ➢ 此时的线程可能运行，也可能不运行，只要 CPU一空闲，马上就会运行。 ➢ 调用线程的start()方法可使线程处于“可运 行”状态。例如： thread.start();
➢ Running(运行)
➢ Blocked (被阻塞)
⚫ blocked (被阻塞) ➢ 一个正在执行的线程因特殊原因，被暂停执行， 进入阻塞状态。 ➢ 阻塞时线程不能进入队列排队，必须等到引起 阻塞的原因消除，才可重新进入排队队列。 ➢ 引起阻塞的原因很多，不同原因要用不同的方 法解除。 ⚫ sleep(),wait()是两个常用引起线程阻塞的方法。
➢ Waiting (等待)
⚫ 等待阻塞 -- 通过调用线程的wait()方法，让线 程等待某工作的完成。
➢ Timed waiting (计时等待) ➢ Terminated (被终止)
⚫ Terminated (被终止) 线程被终止的原因有二： ➢ 一是run()方法中最后一个语句执行完毕而自 然死亡。 ➢ 二是因为一个没有捕获的异常终止了run方法 而意外死亡。 ➢ 可以调用线程的 stop 方 法 杀 死 一 个 线 程 （thread.stop();)，但是，stop方法已过时， 不要在自己的代码中调用它。
其他判断和影响线程状态的方法
➢join()：等待指定线程的终止。
➢join(long millis)：经过指定时间等待终止指定 的线程。 ➢isAlive()：测试当前线程是否在活动。 ➢yield()：让当前线程由“运行状态”进入到“就 绪状态”从而让其它具有相同优先级的等待线程 获取执行权。
4.多线程调度：
– Java提供一个线程调度器来监控程序启动后进入 可运行状态的所有线程。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。 – 处于可运行状态的线程首先进入就绪队列排队等 候处理器资源，同一时刻在就绪队列中的线程可 能有多个。Java的多线程系统会给每个线程自动 分配一个线程的优先级。
⚫ Java 的线程调度采用优先级策略: ➢ 优先级高的先执行，优先级低的后执行； ➢ 多线程系统会自动为每个线程分配一个优先级，缺省 时，继承其父类的优先级； ➢ 任务紧急的线程，其优先级较高； ➢ 同优先级的线程按“先进先出”的队列原则；
⚫ 下面几种情况下，当前运行线程会放弃CPU： – 线程调用了yield() 或sleep() 方法； – 抢先式系统下，有高优先级的线程参与调度； – 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；或者是为等候一 个条件变量，以及线程调用wait() 方法。
多线程并发执行中的问题：
◆多个线程相对执行的顺序是不确定的。 ◆线程执行顺序的不确定性会产生执行结果的不 确定性。 ◆在多线程对共享数据操作时常常会产生这种不 确定性。
5.线程同步：
多线程并发运行不确定性问题解决方案：引入线 程同步机制，使得另一线程要使用该方法，就只 能等待。
线程同步该部分将在下周详细讲述。
实验十六 线程技术
实验时间 2017-12-8
1、实验目的与要求
(1) 掌握线程概念；
(2) 掌握线程创建的两种技术；
(3) 理解和掌握线程的优先级属性及调度方法；
(4) 掌握线程同步的概念及实现技术；
2、实验内容和步骤
实验1：测试程序并进行代码注释。
测试程序1：
l 在elipse IDE中调试运行ThreadTest，结合程序运行结果理解程序；
l 掌握线程概念；
l 掌握用Thread的扩展类实现线程的方法；
l 利用Runnable接口改造程序，掌握用Runnable接口创建线程的方法。
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class Lefthand extends Thread { public void run() { for(int i=0;i<=5;i++) { System.out.println("You are Students!"); try{ sleep(500); } catch(InterruptedException e) { System.out.println("Lefthand error.");} } } } class Righthand extends Thread { public void run() { for(int i=0;i<=5;i++) { System.out.println("I am a Teacher!"); try{ sleep(300); } catch(InterruptedException e) { System.out.println("Righthand error.");} } } } public class ThreadTest { static Lefthand left; static Righthand right; public static void main(String[] args) { left=new Lefthand(); right=new Righthand(); left.start(); right.start(); } } |
方法二：用Runnable实现以上程序
package dfg; class Lefthand implements Runnable { public void run() { for(int i=0;i<=5;i++) { System.out.println("You are Students!"); try{ Thread.sleep(500); } catch(InterruptedException e) { System.out.println("Lefthand error.");} } } } class Righthand implements Runnable { public void run() { for(int i=0;i<=5;i++) { System.out.println("I am a Teacher!"); try{ Thread.sleep(300); } catch(InterruptedException e) { System.out.println("Righthand error.");} } } } public class ThreadTest { static Thread left; static Thread right; public static void main(String[] args) { Runnable a=new Lefthand(); Runnable b=new Righthand(); left=new Thread(a); right=new Thread(b); left.start(); right.start(); } }
测试程序2：
l 在Elipse环境下调试教材625页程序14-1、14-2 、14-3，结合程序运行结果理解程序；
l 在Elipse环境下调试教材631页程序14-4，结合程序运行结果理解程序；
l 对比两个程序，理解线程的概念和用途；
l 掌握线程创建的两种技术。
程序的前两个部分相同，在14-4中不再赘述
package bounceThread;
import java.awt.geom.*;
/**
A ball that moves and bounces off the edges of a
rectangle
* @version 1.33 2007-05-17
* @author Cay Horstmann
*/
public class Ball//该类主要定义了小球的大小及其属性
{
private static final int XSIZE = 15;
private static final int YSIZE = 15;
private double x = 0;
private double y = 0;
private double dx = 1;
private double dy = 1;
/**
Moves the ball to the next position, reversing direction
if it hits one of the edges
*/
public void move(Rectangle2D bounds)
{
x += dx;
y += dy;
if (x < bounds.getMinX())
{
x = bounds.getMinX();
dx = -dx;
}
if (x + XSIZE >= bounds.getMaxX())
{
x = bounds.getMaxX() - XSIZE;
dx = -dx;
}
if (y < bounds.getMinY())
{
y = bounds.getMinY();
dy = -dy;
}
if (y + YSIZE >= bounds.getMaxY())
{
y = bounds.getMaxY() - YSIZE;
dy = -dy;
}
}
/**
Gets the shape of the ball at its current position.
*/
public Ellipse2D getShape()
{
return new Ellipse2D.Double(x, y, XSIZE, YSIZE);
}
}