項目四

網(wǎng)絡聊天室Java程序設計（項目式）在網(wǎng)絡聊天室中，不僅可以是兩個用戶之間通信，也可以是多個用戶聊天，此時就要通過線程來實現(xiàn)登錄用戶的聊天信息的發(fā)送和接收。任務分析12.1線程一、線程的概念1、程序、進程和線程程序是一段靜態(tài)的代碼，是應用軟件執(zhí)行的藍本。進程是程序的一次動態(tài)執(zhí)行過程，它對應了從代碼加載、執(zhí)行至執(zhí)行完畢的一個完整的過程，這個過程也是進程本身從產(chǎn)生、發(fā)展至消亡的過程。線程是比進程更小的執(zhí)行單位，一個進程在執(zhí)行過程中，可以產(chǎn)生多個線程，形成多條執(zhí)行線索，每條線索，即每個線程也有它自身的產(chǎn)生、存在和消亡的過程，也是一個動態(tài)的概念。相關知識與技術一、線程的概念1、程序、進程和線程操作系統(tǒng)使用分時管理各個進程，按時間片輪流執(zhí)行每個進程。Java的多線程就是在操作系統(tǒng)每次分時給Java程序一個時間片的CPU時間內(nèi)，在若干個獨立的可控制的線程之間切換。相關知識與技術一、線程的概念1、程序、進程和線程每個Java程序都有一個默認的主線程，Java應用程序總是從主類的main方法開始執(zhí)行。當JVM加載代碼，發(fā)現(xiàn)main方法之后，就會啟動一個線程，這個線程稱作“主線程”，該線程負責執(zhí)行main方法。在main方法的執(zhí)行中再創(chuàng)建的線程，就稱為程序中的其他線程。如果main方法中沒有創(chuàng)建其他的線程，那么當main方法執(zhí)行完最后一條語句，即main方法返回時，JVM就會結束Java應用程序。如果main方法中又創(chuàng)建了其他線程，那么JVM不要在主線程和其他線程之間進行切換，保證每個線程都有機會使用CPU資源，main方法即使執(zhí)行完最后一條語句，JVM也不會結束程序，要一直等到程序的所有線程都結束之后，才結束Java應用程序。相關知識與技術二、線程的狀態(tài)與生命周期Java中使用Thread類及其子類來創(chuàng)建線程對象，每個線程都有一個誕生到消亡的生命周期，線程在生命周期中要經(jīng)歷五種狀態(tài)：新建、就緒、運行、阻塞、終止。1、新建狀態(tài)當一個Thread類或其子類的對象被聲明并創(chuàng)建時，這個線程對象就處于新建狀態(tài)，此時系統(tǒng)還沒有為它分配資源。

如：Threadth=newThread()相關知識與技術二、線程的狀態(tài)與生命周期2、就緒狀態(tài)也叫可執(zhí)行狀態(tài)。當一個新創(chuàng)建的線程調用start()方法后便進入了就緒狀態(tài)。處于就緒狀態(tài)的線程已經(jīng)具備了運行條件，將進入線程隊列排隊，等待系統(tǒng)為其分配CPU，一旦獲得了CPU，線程就進入了運行狀態(tài)，并調用自己的run()方法。

如：th.start();相關知識與技術二、線程的狀態(tài)與生命周期3、運行狀態(tài)處于就緒狀態(tài)的線程被調度并獲得CPU的處理后便進入到運行狀態(tài)。每個Thread類及其子類的對象都有一個run()方法，當線程對象被調度執(zhí)行是，它將自動調用本對象的run()方法。要實現(xiàn)線程的功能，需要在run()方法中給出完成線程功能的操作代碼。相關知識與技術二、線程的狀態(tài)與生命周期4、阻塞狀態(tài)下面4種情況之一發(fā)生時，線程將會進入阻塞狀態(tài)：調用sleep()方法使線程進入睡眠狀態(tài)。調用wait()方法使線程進入等待狀態(tài)。處于等待狀態(tài)的線程不會主動到線程隊列中排隊等待，必須由其他線程調用notify()方法通知它結束等待。線程使用CPU資源期間，執(zhí)行某個操作進入阻塞狀態(tài)，如輸入輸出操作引起的阻塞。如果線程中使用synchronized（同步方法或同步代碼塊）來請求對象的鎖未獲得時，進入阻塞狀態(tài)。相關知識與技術進入阻塞狀態(tài)的線程不能進入到線程隊列排隊，只有當引起阻塞的原因消除后，如sleep設定的睡眠時間結束、其他線程使用notify方法通知結束等待、輸入輸出操作完成等，線程才能重新進入到線程隊列中排隊等待CPU資源，以便從中斷處繼續(xù)運行。相關知識與技術二、線程的狀態(tài)與生命周期5、終止狀態(tài)處于終止狀態(tài)的線程不再具有繼續(xù)運行的能力。線程終止的原因有兩個：線程完成了它的全部工作，即執(zhí)行完run()方法中的全部語句，結束了run()方法的執(zhí)行，線程正常終止。線程被提前強制性地終止，即強制結束run()方法的執(zhí)行。相關知識與技術三、線程調度與優(yōu)先級處于就緒狀態(tài)的線程首先進入就緒隊列排隊等候CPU資源，同一時刻在就緒隊列中的線程可能有多個。JVM中的線程調度器負責管理線程，調度器把線程的優(yōu)先級分為10個級別，分別用Thread類中的類常量表示。每個Java線程的優(yōu)先級都在常數(shù)1-10之間，即Thread.MIN_PRIORITY(1)和Thread.MAX_PRIORITY(10)，如果沒有明確地設置線程的優(yōu)先級別，每個線程的優(yōu)先級都為常數(shù)5，即Thread.NORM_PRIORITY(5)。線程的優(yōu)先級可以通過setPriority(intgrade)方法調整，如果參數(shù)不在1-10之間，則會產(chǎn)生一個IllegalArgumenException異常。getPriority方法返回線程的優(yōu)先級。相關知識與技術三、線程調度與優(yōu)先級在采用時間片的系統(tǒng)中，每個線程都有機會獲得CPU的使用權，以便使用CPU資源執(zhí)行線程中的操作。當線程使用CPU資源的時間到了，即使線程沒有完成自己的全部操作，Java調度器也會中斷當前線程的執(zhí)行，把CPU的使用權切換給下一個排隊等待的線程，當前線程將等待CPU資源的下一次輪回，然后從中斷處繼續(xù)執(zhí)行。Java調度器的任務是使高優(yōu)先級的線程能始終運行，一旦時間片有空閑，剛使具有同等優(yōu)先級的線程以輪流的方式順序使用時間片。也就是說，如果有A、B、C、D4個線程，A和B的級別高于C和D，那么，Java調度器首先以輪流的方式執(zhí)行A和B，一直等到A、B都執(zhí)行完畢進入死亡狀態(tài)，才會在C、D之間輪流切換。相關知識與技術12.2線程的實現(xiàn)Java中創(chuàng)建線程有兩種方法：通過繼承Thread類來創(chuàng)建線程，在子類中重寫run方法。通過實現(xiàn)Runnable接口來創(chuàng)建線程，創(chuàng)建類使用Runnable接口及并實現(xiàn)run方法。相關知識與技術一、Thread類java.lang包中的Thread類,是一個專門用來創(chuàng)建線程的類，該類中提供了線程所用到的屬性和方法。Thread類的構造方法publicThread():publicThread(Stringname)publicThread(Runnabletarget)publicThread(Runnable

target,Stringname)publicThread(ThreadGroup

group,Stringname)publicThread(ThreadGroup

group,Runnabletarget)publicThread(ThreadGroup

group,Runnable

target,Stringname)相關知識與技術二、通過繼承Thread類實現(xiàn)線程通過繼承Thread類實現(xiàn)線程的步驟是：(1)定義一個線程類，它繼承線程類Thread并重寫其中的run()方法。(2)創(chuàng)建該子類的對象，即創(chuàng)建線程對象。(3)線程對象調用start方法啟動線程，將執(zhí)行權轉交給run()方法。相關知識與技術三、通過實現(xiàn)Runnable接口實現(xiàn)線程通過實現(xiàn)Runnable接口實現(xiàn)線程的步驟是：(1)定義一個類實現(xiàn)Runnable接口，即在該類中提供run()方法的實現(xiàn)。(2)把Runnable的一個實例作為參數(shù)傳遞給Thread類的一個構造方法。(3)線程對象調用start方法啟動線程，將執(zhí)行權轉交給run()方法。相關知識與技術12.3線程的常用方法1、start()方法線程調用該方法將啟動線程，使之從新建狀態(tài)進入就緒隊列排隊，一旦輪到它來享用CUP資源，就可以脫離創(chuàng)建它的線程獨立開始自己的生命周期了。2、run()方法Thread類的run()方法與Runnable接口中的run()方法的功能和作用相同，都是用來定義線程對象被調度之后所執(zhí)行的操作，都是系統(tǒng)自動調用而用戶程序不得引用的方法。當run()方法執(zhí)行完畢，線程就變成死亡狀態(tài)，所謂死亡狀態(tài)就是線程釋放了實體，即釋放分配給線程對象的內(nèi)存。在線程沒有結束run()方法之前，不贊成讓線程再調用start()方法，否則將產(chǎn)生IllegalThreadStateException異常相關知識與技術3、sleep(int

millsecond)方法線程的調度執(zhí)行是按照其優(yōu)先級的高低順序進行的，當優(yōu)先級高的線程未死亡時，優(yōu)先級低的線程沒有機會獲得CPU資源。有時，優(yōu)先級高的線程需要優(yōu)先低的線程做一些工作來配合它，或者優(yōu)先級高的線程需要完成一些費時的操作，此時優(yōu)先級高的線程應該讓出CPU資源，使優(yōu)先級低的線程有機會執(zhí)行。為達到這個目的，優(yōu)先級高的線程可以在它的run()方法中調用sleep方法來使自己放棄CPU資源，休眠一段時間。休眠時間的長短由sleep方法的參數(shù)決定。如果線程在休眠時被打斷，JVM就拋出InterruptedException異常，因此，必須在try-catch語句塊中調用sleep方法。相關知識與技術4、isAlive方法線程處于“新建”狀態(tài)時，線程調用isAlive()方法返回false。當一個線程調用start()方法，并占用CPU資源后，該線程的run()方法結束之前，即沒有進入死亡狀態(tài)之前，線程調用isAlive()方法返回true。當線程進入“死亡”狀態(tài)后（實體內(nèi)存被釋放），線程仍可以調用isAlive()方法，這時返回的值是false。

注意：一個已經(jīng)運行的線程沒有進入死亡狀態(tài)是，不要再給線程分配實體，由于線程只能引用最后分配的實體，先前的實體就會成為“垃圾”，并且不會被垃圾收集機制收集掉。相關知識與技術5、currentThread()方法該方法是Thread類的類方法，可以用類名調用，該方法返回當前正在使用CPU資源的線程。6、interrupt()方法該方法經(jīng)常用來“吵醒”休眠的線程。當一些線程調用sleep方法處于休眠狀態(tài)時，一個占有CPU資源的線程可以讓休眠的線程調用interrupt方法“吵醒”自己，即導致休眠的線程發(fā)生InterruptedException異常，從而結束休眠，重新排隊等待CPU資源。相關知識與技術12.4線程的同步一、線程同步在多線程的程序中，要求各個線程對共享資源的訪問是互斥的。比如鐵路售票系統(tǒng)，有4個售票點發(fā)售某日某次列車的100張車票，票是共享資源，其中一個售票點在發(fā)售某張票的時候，其余售票點便不能進行售票，必須等這個售票點發(fā)售完這一張票，釋放對共享資源的使用權后，才能進行售票。如代碼：

if(tickets)tickets--;

當一個售票線程運行到if后，必須等到if語句執(zhí)行完畢后，才能將控制權交給其他線程，即不可能有多個線程同時在這兩句代碼之間執(zhí)行，這就是線程同步。相關知識與技術一、線程同步在處理線程同步時,要做的第一件事就是要把修改數(shù)據(jù)的方法或代碼段用關鍵字synchronized來修飾，一個方法或代碼段使用關鍵字synchronized修飾后，當一個線程A使用這個方法時，其他線程想使用這個方法時就必須等待，直到線程A使用完該方法。所謂線程同步就是若干個線程都需要使用一個synchronized修飾的方法。相關知識與技術二、wait()、notify()、notifyAll方法對于同步方法，有時涉及某些特殊情況，比如當一個人在售票窗口排隊購買電影票時，如果給售票員的錢不是零錢，而售票員又沒有零錢找時，那么他必須等待，并允許后面的人買票，以便售票員獲得零錢后找零。如果第二個人仍沒有零錢，那么兩人必須等待，并允許后面的人買票。即當一個線程使用的同步方法中用到某個變量，而此變量又需要其他線程修改后才能符合本線程的需要，那么可以在同步方法中使用wait()方法。相關知識與技術二、wait()、notify()、notifyAll方法wait()方法可以中斷方法的執(zhí)行，使本線程等待，暫時讓出CPU的使用權，并允許其他線程使用這個同步方法。notifyAll()：其他線程如果在使用這個同步方法時不需要等待，那么它使用完這個同步方法的同時，應當用notify()方法通知所有的由于使用這個同步方法而處于等待的線程結束等待，曾中斷的線程就會從剛才的中斷處繼續(xù)執(zhí)行這個同步方法，并遵循“先中斷先繼續(xù)”的原則。Notify()：通知處于等待中的線程的某一個結束等待。相關知識與技術二、wait()、notify()、notifyAll方法案例11-4-2：模擬兩個人，張某和李某買電影票，售票員只有兩張5元的錢，電影票5元錢一張，張某拿20元一張的人民幣排在李某的前面買票，李某拿一張5元的人民幣買票，因此，張某必須等待。相關知識與技術12.5線程聯(lián)合一個線程A在占用CPU資源期間，可以讓其他線程調用join()和本線程聯(lián)合，如

B.join()

稱線程A在運行期間聯(lián)合了線程B。如果線程A在占有CPU資源期間一旦聯(lián)合線程B，那么線程A將立刻中斷執(zhí)行，一直等到它聯(lián)合的線程B執(zhí)行完畢，線程A再重新排隊等待CPU資源，以便恢復執(zhí)行。如果線程A準備聯(lián)合的線程B已經(jīng)結束，那么B.join()不會產(chǎn)生任何效果。相關知識與技術服務器端主要代碼：//用于接收每一個具體客戶消息的線程類privateclassServerThreadSingleextendsThread{//創(chuàng)建Socket對象，實現(xiàn)網(wǎng)絡通信，通過服務器名稱和端口號publicSocketsocket;privateDataInputStreamin;//網(wǎng)絡數(shù)據(jù)接收流privateDataOutputStreamout;//網(wǎng)絡數(shù)據(jù)發(fā)送流privatebooleanlogin;//用戶登錄狀態(tài)privateStringuserName;//當前用戶名稱任務實施publicServerThreadSingle(Socket_socket){try{socket=_socket;in=newDataInputStream(socket.getInputStream());//網(wǎng)絡數(shù)據(jù)接收流out=newDataOutputStream(socket.getOutputStream());//網(wǎng)絡數(shù)據(jù)發(fā)送流login=false;//初始化處于未登錄狀態(tài)userName=ne