1、第12講 多線程面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系2本章主要內(nèi)容多線程的概念線程的創(chuàng)建設(shè)置線程為后臺線程設(shè)置線程的優(yōu)先級線程的同步：售票問題線程間的通信：生產(chǎn)者與消費者問題線程的終止北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系3多線程概述并行編程通常能夠顯著地提高程序的性能。多進程：在操作系統(tǒng)中能同時運行多個任務(wù)(程序)。多線程：在同一應(yīng)用程序(進程)中有多個順序流同時執(zhí)行。線程與進程的區(qū)別：每個進程都有自己的一組完整的變量，而線程則共享相同的數(shù)據(jù)。一個運行中的Java程序是一個進程且至少包含一個線程，該線程也稱為主線程。北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系4Java中使用多線程有兩種創(chuàng)建線程任

2、務(wù)的方法：實現(xiàn)java.lang.Runnable接口繼承java.lang.Thread類Runnable接口public interface Runnable public void run( );/線程體Thread類public class Thread implements Runnable public void run( ) ; /線程體 public void start( ) ; /啟動線程 北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系5繼承Thread類實現(xiàn)多線程Thread類的構(gòu)造方法：Thread()Thread(Runnable target)Thread(String name

3、)常用實例方法：static Thread currentThread() String getName() int getPriority() Thread.State getState()void interrupt() void run() void setDaemon(boolean on)void start()static void sleep(long millis) static void yield() 北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系6繼承Thread類實現(xiàn)多線程暫停線程： yield() 設(shè)置后臺線程（守護線程）： setDaemon(true)當(dāng) Java 虛擬機啟動時

4、，通常都會有單個非守護線程（它通常會調(diào)用某個指定類的 main 方法）。Java 虛擬機會繼續(xù)執(zhí)行線程，直到下列任一情況出現(xiàn)時為止： 調(diào)用了 Runtime 類的 exit 方法，并且安全管理器允許退出操作發(fā)生。 非守護線程的所有線程都已停止運行。北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系7繼承Thread類實現(xiàn)多線程線程的優(yōu)先級每個線程都維護一個優(yōu)先級的屬性，該屬性代表了該線程在程序中的重要程度，Java虛擬機將選擇優(yōu)先級最高的線程進入運行狀態(tài)。Thread類中提供了一些常量來表示某些優(yōu)先級，Thread.MIN_PRIORITY表示最低優(yōu)先級，Thread.MAX_PRIORITY表示最高優(yōu)先級，T

5、hread.NORM_PRIORITY表示普通優(yōu)先級，默認(rèn)情況下，線程的優(yōu)先級是普通優(yōu)先級。除了這三個優(yōu)先級，Java一共支持10個優(yōu)先級 。通過Thread.setPriority( )和Thread.getPriority( )對線程的優(yōu)先級進行修改與讀取 。北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系8實現(xiàn)Runnable接口實現(xiàn)多線程通過實現(xiàn)Runnable接口來實現(xiàn)線程，需要以下幾步：（1）編寫類，聲明要實現(xiàn)Runnable接口：public class SimpleThread implements Runnable（2）實現(xiàn)線程體run( )方法，這里的代碼是核心代碼，run方法結(jié)束意味著線

6、程結(jié)束：public void run( ).（3）利用Thread其它的構(gòu)造方法來構(gòu)造線程對象，此時線程并沒有執(zhí)行：SimpleThread st = new SimpleThread ( );Thread t = new Thread(st); /st即為線程對象（4）調(diào)用線程對象的start( )方法，啟動線程：t.start( );北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系9實現(xiàn)多線程應(yīng)盡量采用實現(xiàn)Runnable接口方式實現(xiàn)多線程，原因主要有：Java單一繼承機制，如果線程類繼承了Thread類，就不能繼承其他類。實現(xiàn)Runnable接口的線程可以共享同一資源，例如：北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息

7、工程系10多線程實例售票系統(tǒng)public void run() throws InterruptedException while(true) if (tickets = 0) return;Thread.sleep(1000); /利用線程休眠模擬賣票的時間System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ( + tickets- + );存在問題：當(dāng)賣最后一張票時，多個線程由于時間片輪換有可能均執(zhí)行到輸出語句，因此，出現(xiàn)賣出第0、-1、-2張票的現(xiàn)象。北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系11線程的同步為了解決資源共享問題，使用加鎖機制，

8、即每一時刻只能有一個線程對共享資源進行讀寫，就像上了一把鎖，只有擁有鑰匙的線程才能訪問。當(dāng)線程不再訪問共享資源時，再把鑰匙交出，由其它想訪問該資源的線程競爭訪問權(quán)。這種對共享資源加以控制的方法，稱為同步。Java語言為了解決同步問題，提供了一個關(guān)鍵字synchronized。這個關(guān)鍵字有兩種使用方式：程序塊同步和對方法同步。線程間通信方法說明wait( )告訴當(dāng)前線程放棄同步鎖并進入睡眠狀態(tài)（進入等待隊列），直到其他線程進入同一個同步鎖并調(diào)用notify為止。notify( )將從該同步鎖的等待隊列中刪除一個任意選擇的線程，這個線程將再次成為可運行的線程。notifyAll( )將從該同步鎖的

9、等待隊列中刪除所有等待的線程，這些線程將成為可運行的線程。12線程間的通信機制，Java線程之間通信是通過wait( )、notify( )以及notifyAll( )來實現(xiàn)的。北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系13生產(chǎn)者與消費者問題【例9.6】生產(chǎn)中消費者問題對線程間通信做具體的介紹。系統(tǒng)由生產(chǎn)者線程、消費者線程以及一個共享緩沖區(qū)組成，其中：1. 生產(chǎn)者不斷寫入，直到共享緩沖區(qū)滿為止，一旦共享緩沖區(qū)有空間，生產(chǎn)者繼續(xù)寫入；2. 消費者不斷讀出，直到共享緩沖區(qū)為空，一旦共享緩沖區(qū)有內(nèi)容，消費者繼續(xù)讀出；3. 共享緩沖器內(nèi)部空間為N（本例設(shè)N=1），任一時刻只能有一

10、個線程對緩沖區(qū)操作。北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系14線程的終止正常退出一般在寫線程體run( )方法的時候，提倡使用無限循環(huán)的方式，然后在循環(huán)內(nèi)部通過一個boolean型標(biāo)記控制循環(huán)的停止。外部中斷線程當(dāng)線程使用了sleep( )方法或者因為某些方法如wait( )方法的調(diào)用而進入阻塞狀態(tài)，不能自己中斷，此時又需要中斷該線程，這是可以使用Thread類中的interrupt( )方法使線程中斷，但程序會拋出InterruptedException異常。北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系15使用Executors創(chuàng)建線程池Java從1.5版本開始提供Executor。Executor是一個接口

11、，實現(xiàn)此接口的子類作為一個輔助類，能夠執(zhí)行已提交的具有Runnable接口的任務(wù)對象。該接口為線程提供一種將任務(wù)提交與每個任務(wù)將如何運行的機制（包括線程使用的細(xì)節(jié)、調(diào)度等）分離開來的方法。接口ExecutorService繼承了Executor，是一個使用更加廣泛的接口。為了獲得一個ExecutorService類型的實例，需要使用Executors工廠類。北京科技大學(xué)天津?qū)W院 信息工程系16使用Executors創(chuàng)建線程池【例9.7】修改例9.6生產(chǎn)者消費者問題，利用Executors建立一個線程池并啟動多個線程。為了實現(xiàn)本例，首先需要已經(jīng)實現(xiàn)Runnable接口的線程體，例9.6中的Producer和Consumer已經(jīng)符合要求，只需要修改Main，利用Executors來啟動多個線程即可。import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class Main public static void main(String args) /建立線程池 ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool( ); Queue q = new Queue( )