單元7

網(wǎng)絡(luò)編程與多線程7.2多線程程序設(shè)計(jì)

任務(wù)7.2多用戶登錄任務(wù)描述多個(gè)用戶登錄自動出貨管理系統(tǒng)，需要在服務(wù)器與多個(gè)客戶端之間進(jìn)行通信，效果如圖7-2所示。多線程是Java的一個(gè)重要特性。在服務(wù)器啟用多線程模式時(shí)，可以通過線程來處理不同用戶發(fā)送的信息。當(dāng)每個(gè)用戶登錄時(shí)，從客戶端發(fā)起登錄請求，將登錄用戶數(shù)據(jù)傳遞到服務(wù)器，由服務(wù)器顯示用戶登錄信息，并將信息響應(yīng)給客戶端（登錄成功或登錄失?。?。當(dāng)有多個(gè)客戶端連接到服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器會為每個(gè)客戶端建立一個(gè)線程來處理接收到信息，而不會產(chǎn)生阻塞，實(shí)現(xiàn)一個(gè)服務(wù)器與多個(gè)客戶端的通信。圖7-2多用戶登錄知識目標(biāo)了解線程與進(jìn)程的區(qū)別。熟悉實(shí)現(xiàn)多線程的方法。熟悉線程同步的方法。能力目標(biāo)能通過繼承Thread類實(shí)現(xiàn)多線程。能通過Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程。能使用方法或代碼塊實(shí)現(xiàn)線程同步。能使用多線程和套接字實(shí)現(xiàn)服務(wù)器服務(wù)多個(gè)客戶的操作。素養(yǎng)目標(biāo)良好的職業(yè)道德規(guī)范。培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和創(chuàng)新精神。任務(wù)7.2多用戶登錄在高速公路收費(fèi)匝道上，經(jīng)常會看到排成長龍的車隊(duì)。如果讓你來緩解這一擁塞的交通狀況，你的方案是什么?在一個(gè)行政收費(fèi)大廳里，如果只有一個(gè)辦事窗ロ，等待辦事的客戶很多。解決方案是？進(jìn)程可以理解為一個(gè)應(yīng)用程序的執(zhí)行過程，應(yīng)用程序一旦執(zhí)行，就是一個(gè)進(jìn)程。如果把進(jìn)程比作一個(gè)收費(fèi)站，多個(gè)收費(fèi)匝道就可以比作線程。如果將行政大廳比喻為一個(gè)進(jìn)程，每個(gè)辦事窗口就是一個(gè)線程。

相關(guān)知識多線程：多線程在Windows操作系統(tǒng)中的運(yùn)行進(jìn)程1進(jìn)程3線程1線程3線程2線程5線程4線程n…進(jìn)程2在CPU執(zhí)行進(jìn)程2的時(shí)間片內(nèi)圖7-3多線程在Windows操作系統(tǒng)中的運(yùn)行模式Windows操作系統(tǒng)是多任務(wù)操作系統(tǒng)，它以進(jìn)程為單位。每個(gè)獨(dú)立執(zhí)行的程序都被稱為進(jìn)程。比如：正在運(yùn)行的QQ是一個(gè)進(jìn)程、正在運(yùn)行的企業(yè)微信是一個(gè)進(jìn)程，正在運(yùn)行的Eclipse也是一個(gè)進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程都可以包含多個(gè)線程。系統(tǒng)可以分配給每個(gè)進(jìn)程一段使用CPU的時(shí)間（也可以稱為CPU時(shí)間片），CPU在這段時(shí)間中執(zhí)行某個(gè)進(jìn)程（同理，同一個(gè)進(jìn)程種每個(gè)線程也可以得到一小段執(zhí)行時(shí)間，這樣一個(gè)進(jìn)程就可以具有多個(gè)并非執(zhí)行的線程），然后下一個(gè)CPU時(shí)間片又執(zhí)行另一個(gè)進(jìn)程。進(jìn)程是并發(fā)執(zhí)行程序在執(zhí)行過程中資源分配和管理的基本單位（資源分配的最小單位），每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的地址空間。線程是比進(jìn)程更小的執(zhí)行單元，是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體，是被系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位。一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行過程中，可以產(chǎn)生多個(gè)線程。同一類線程共享代碼和數(shù)據(jù)空間，每個(gè)線程有獨(dú)立的運(yùn)行棧和程序計(jì)數(shù)器(PC)，線程切換開銷小。多線程的機(jī)制則指可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序塊（進(jìn)程的多條路徑），在Java中被稱為并發(fā)機(jī)制。采用多線程機(jī)制可以是計(jì)算機(jī)資源得到更充分的使用，多線程可以使程序在同一時(shí)間內(nèi)完成很多任務(wù)操作。進(jìn)程與線程的概念classTestThread{

public

voidrun(){

for(int

i=0;i<5;++i){System.out.println("TestThread在運(yùn)行"

);

}

}}public

classMainClass{public

static

voidmain(Stringargs[]){

newTestThread().run();//創(chuàng)建一個(gè)新線程對象，并輸出

//循環(huán)輸出

for(int

i=0;i<5;++i){System.out.println("main線程在運(yùn)行"

);

}

}}引入：單一線程的運(yùn)行流程要想運(yùn)行main()方法中的for循環(huán)，必須等ThreadDemo類中的run()方法執(zhí)行完。即使該代碼塊不依賴前面的代碼塊的計(jì)算機(jī)結(jié)果，它也“無可奈何”地必須等待，這就是單一線程的缺陷。如何使兩個(gè)代碼塊能否交替輸出呢？答案是肯定的，就是Java多線程的作用了。Thread類的構(gòu)造方法

publicThread()：

創(chuàng)建一個(gè)新的線程對象

publicThread(StringthreadName)：創(chuàng)建一個(gè)名稱為threadName的線程對象Thread類的常用方法Interrupt()：中斷線程

run()：如果該線程是使用獨(dú)立的Runnable對象構(gòu)造的，則調(diào)用Runnable對象的run()方法，否則，該方法不執(zhí)行任何操作并返回。start()：使該線程開始執(zhí)行，Java虛擬機(jī)調(diào)用該線程的run()方法。sleep()：在指定的毫秒數(shù)內(nèi)讓當(dāng)前正在執(zhí)行的線程休眠（暫停執(zhí)行）繼承java.lang.Thread類Thread類是Java.lang包中的一個(gè)類，Thread類的對象用來代表線程實(shí)現(xiàn)多線程的方法：通過繼承Thread類創(chuàng)建、啟動并執(zhí)行一個(gè)線程的步驟如下：創(chuàng)建一個(gè)繼承Thread類的子類覆寫Thread類的run()方法。創(chuàng)建線程類的一個(gè)對象。通過線程類的對象調(diào)用start()方法啟動線程（啟動之后會自動調(diào)用覆寫的run()方法執(zhí)行線程）繼承java.lang.Thread類繼承java.lang.Thread類public

classThreadDemoTestextendsThread{privateStringname;

publicThreadDemoTest(Stringname){

this.name=name;

}

//重寫run()方法

public

voidrun(){

for(int

i=0;i<5;i++){System.out.println(name+"運(yùn)行:"

+i);

try{

sleep((int)Math.random()*10);//正在執(zhí)行線程休眠}catch(InterruptedExceptione){

e.printStackTrace();

}

}

}public

static

voidmain(String[]args){ThreadDemoTestt1=newThreadDemoTest("A"

);//創(chuàng)建線程對象t1ThreadDemoTestt2=newThreadDemoTest("B"

);//創(chuàng)建線程對象t2t1.start();//啟動線程t1t2.start();//啟動線程t2}}所有的線程對象都必須是Thread或者其子類的實(shí)例。創(chuàng)建一個(gè)新的線程t1，

此線程進(jìn)入新建狀態(tài)；調(diào)用start()方法使得線程進(jìn)入就緒狀態(tài)使用繼承Thread類的子類來創(chuàng)建線程類時(shí)，多個(gè)線程無法共享線程類的實(shí)例變量實(shí)現(xiàn)java.lang.Runnable接口如果當(dāng)前類不僅要繼承其他類(非Thread類)，還要實(shí)現(xiàn)多線程，那么如何處理呢？使用Runnable接口啟動新線程

創(chuàng)建Runnable對象；使用參數(shù)為Runnable對象的構(gòu)造方法創(chuàng)建Thread對象；調(diào)用start()方法啟動線程。Thread對象Runnable

對象啟動線程，執(zhí)行run()方法中的代碼。根據(jù)Runnable對象創(chuàng)建Thread對象調(diào)用start()方法實(shí)現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建線程的流程實(shí)現(xiàn)java.lang.Runnable接口classRunnableThreadDemoimplementsRunnable{

public

voidrun(){

for(int

i=0;i<5;i++){System.out.println(Thread.currentThread().getName()

+"運(yùn)行"+i);

try{

Thread.sleep(1000);//睡眠1秒}catch(InterruptedExceptione){

e.printStackTrace();

}

}

}}public

classRunnableThread{public

static

voidmain(Stringargs[]){

RunnableThreadDemo

th=newRunnableThreadDemo();

newThread(th).start();//使用Thread類的start方法啟動線程

for(int

i=0;i<5;i++){System.out.println("main線程在運(yùn)行"

);

try{

Thread.sleep(1000);//睡眠1秒}catch(InterruptedExceptione){

e.printStackTrace();}

}

}}靜態(tài)方法currentThread()，返回值是當(dāng)前正在執(zhí)行該方法的線程實(shí)例。顯示Runnable接口相對于繼承Thread類顯著優(yōu)勢：避免了由于Java的單繼承特性帶來的局限性?？墒嵌鄠€(gè)線程共享相同的資源，以達(dá)到資源共享的目的。線程生命周期及狀態(tài)線程具有生命周期，其中包含5種狀態(tài)，分別為新建狀態(tài)、就緒狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、暫停狀態(tài)（包含休眠、等待和阻塞）和死亡狀態(tài)。Thread.sleep()方法Object.wait()方法Object.notify()Object.join()方法Thread.yield()案例：交通紅綠燈根據(jù)所給代碼，補(bǔ)充完整，實(shí)現(xiàn)多線程在模擬紅綠燈變化場景。多線程的同步如何解決資源共享的問題？共享資源加鎖所有解決多線程資源沖突問題的方法，都是在給定時(shí)間只允許一個(gè)線程訪問共享資源，相當(dāng)于給共享資源加道鎖。使用代碼塊實(shí)現(xiàn)線程同步使用方法實(shí)現(xiàn)線程同步多線程的同步使用代碼塊實(shí)現(xiàn)線程同步同步機(jī)制使用synchronized關(guān)鍵。每個(gè)Java對象都有一個(gè)內(nèi)置鎖，如果代碼塊使用synchronized關(guān)鍵字進(jìn)行聲明，通過鎖定指定的對象，來對同步塊中包含的代碼進(jìn)行同步，則使用該關(guān)鍵字的代碼塊稱為同步塊，也稱為臨界區(qū)。synchronized(Object)同步代碼與同步方法鎖的是對象，而不是代碼。如果某個(gè)對象被同步代碼塊或同步方法鎖住了，那么其他使用該對象的代碼必須等待，直到該對象的鎖被釋放。public

classSynchronizedTestimplementsRunnable{int

num

=10;//設(shè)置當(dāng)前總票數(shù)public

voidrun(){while(true){//設(shè)置無限循環(huán)synchronized(this){//設(shè)置同步代碼塊if(num>0){//判斷當(dāng)前票數(shù)是否大于0try{Thread.sleep(100);//使當(dāng)前線程休眠100毫秒}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+“---票數(shù)"

+num--;}}}}public

static

voidmain(String[]args){SynchronizedTestt=newSynchronizedTest();ThreadtA=newThread(t,"線程1");ThreadtB=newThread(t,"線程2");ThreadtC=newThread(t,"線程3");ThreadtD=newThread(t,"線程4");tA.start();//分別啟動線程tB.start();tC.start();tD.start();}}示例：使用同步塊模擬售票系統(tǒng)，解決一票多賣的現(xiàn)象運(yùn)行結(jié)果：每個(gè)Java對象都有一個(gè)內(nèi)置鎖，如果方法使用synchronized關(guān)鍵字進(jìn)行聲明，內(nèi)置鎖就會保護(hù)整個(gè)方法。在在調(diào)用該方法前，需要獲得內(nèi)置鎖，否則程序?qū)幱谧枞麪顟B(tài)。使用方法實(shí)現(xiàn)線程同步publicsynchronizedvoidf(){}多線程的同步示例：使用同步方法解決模擬售票系統(tǒng)的資源共享問題。public

classSynchronizedTest1implementsRunnable{int

num

=10;//設(shè)置當(dāng)前總票數(shù)public

synchronized

voidf(){if(num>0){//判斷當(dāng)前票數(shù)是否大于0

try{Thread.