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赵雅智_java 多线程(一)

分类: IT文章 • 2024-08-22 19:56:55
赵雅智_java 多线程(1)

多线程简介
进程和线程
多线程的优缺点

多线程实现
继承Thread类
实现Runnable接口

多线程的生命周期与线程状态

生命周期
线程优先级
线程调度

多线程简介

进程和线程

  • 程序：一段静态的代码。
  • 进程：程序的一次动态执行过程，它对应从代码加载、执行到执行完毕的一个完整过程。
                进程也称任务，支持多个进程同时执行的OS就被称为多进程OS或多任务OS。
       赵雅智_java 多线程(一)
  • 线程：在一个程序内部也可以实现多个任务并发执行，其中每个任务称为线程。
                线程是比进程更小的执行单位，它是在一个进程中独立的控制流，即程序内部的控制流。赵雅智_java 多线程(一)赵雅智_java 多线程(一)
    • 特点：线程不能独立运行，必须依赖于进程，在进程中运行。
    • 主线程：每个程序至少有一个线程称为主线程。
    • 单线程：只有一条线程的进程称为单线程
    • 多线程：有不止一个线程的进程称为多线程
    • 赵雅智_java 多线程(一)
      赵雅智_java 多线程(一)
多线程的优缺点
  • 优点：
    • 提高界面程序响应速度。 
       通过使用线程，可以将需要大量时间完成的流程在后台启动单独的线程完成，提高前台界面的相应速度。
    • 充分利用系统资源，提高效率。         
       通过在一个程序内部同时执行多个流程，可以充分利用CPU等系统资源，从而最大限度的发挥硬件的性能。 
  • 缺点：
    • 当程序中的线程数量比较多时，系统将花费大量的时间进行线程的切换，这反而会降低程序的执行效率。
多线程实现
在实现线程编程时，首先需要让一个类具备多线程的能力，继承Thread类或实现Runnable接口的类具备多线程的能力，然后创建线程对象，调用对应的启动线程方法
在一个程序中可以实现多个线程，多线程编程指在同一个程序中启动了两个或两个以上的线程。

在实际实现线程时，Java语言提供了三种实现方式：

继承Thread类
实现Runnable接口
使用Timer和TimerTask组合

继承Thread类

继承Thread线程类实现多线程 java.lang包中提供了一个专门的线程类（Thread），在该类中封装了许多对线程进行调度和处理的方法。

  1. 继承Thread类
  2. 覆盖Thread类中run方法
  3. 创建线程
  4. 用start方法启动
注意：

  1. 线程的特性：随机性，系统在执行多线程程序时只保证线程是交替执行的，至于哪个线程先执行哪个线程后执行，则无法获得保证，需要书写专门的代码才可以保证执行的顺序。
  2. 对于同一个线程类，也可以启动多个线程。 Thread2 t2 = new Thread2();   t2.start(); Thread2 t3 = new Thread2();   t3.start();
  3. 同一个线程不能启动两次，例如   Thread2 t2 = new Thread2(); t2.start();          t2.start();   //错误
  4. 当自定义线程中的run方法执行完成以后，则自定义线程自然死亡。而对于系统线程来说，只有当main方法执行结束，而且启动的其它线程都结束以后，才会结束。当系统线程执行结束以后，程序的执行才真正结束。
//没用线程
package com.****;

public class Demo1 {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Demo d1 = new Demo("d1");
		Demo d2 = new Demo("d2");
		d1.show();
		d2.show();
	}
}
class Demo{
	private String name;
	public Demo(String name){
		this.name = name;
	}
	public void show(){
		for(int i=0; i<10; i++){
			System.out.println(name + "........." + i);
		}
	}
}
赵雅智_java 多线程(一)
赵雅智_java 多线程(一)

package com.****;

public class DemoThread {
	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		Thread d1 = new Text("d1");// 3.创建对象
		Thread d2 = new Text("d2");
		d1.start();//4.用start()方法启动
		d2.start();
	}
}
class Text extends Thread{//1.继承
	private String name;
	public Text(String name){
		this.name = name;
	}
	//2.执行的线程体
	public void run(){
		for(int i=0; i<10; i++){
			System.out.println(name + "........." + i);
		}
	}
}
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赵雅智_java 多线程(一)

实现Runable接口 
多线程对象实现java.lang.Runnable接口并且在该类中重写Runnable接口的run方法。

好处：实现Runable接口的方法避免了单继承的局限性。 

  1. 实现java.lang.Runnable接口
  2. 重写Runnable接口的run方法
  3. 创建Runnable接口子类对象
  4. 创建Thread类的对象，并将Runnable接口的子类对象作为参数传递给Thread类的构造方法，最后调用Thread对象的start方法即可启动线程。
package com.****;
//Runnable 交替显示
public class RunnableDemo1 {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Runnable1 d1 = new Runnable1("d1");//3.创建对象
		Runnable1 d2 = new Runnable1("d2");
		Thread t1 = new Thread(d1);//4.调用T类对象并传R对象
		Thread t2 = new Thread(d2);
		t1.start();//4.启动
		t2.start();
	}
}
 class Runnable1 implements Runnable{//1.实现接口
	private String name;
	public Runnable1(String name){
		this.name = name;
	}
	public void run(){//2.改写方法
		for(int i=0; i<10; i++){
			System.out.println(name + "........." + i);
		}
	}
}

赵雅智_java 多线程(一)
赵雅智_java 多线程(一)
package com.****;
//加上休眠状态 显示交替执行
public class RunnableDemo2 {
	public static void main(String[] args) {
		new Thread(new Runnable2("d1")).start();//3.4.合一步
		new Thread(new Runnable2("d2")).start();
	}
}
 class Runnable2 implements Runnable{
	private String name;
	public Runnable2(String name){
		this.name = name;
	}
	public void run(){
		for(int i=0; i<10; i++){
			try {
				Thread.sleep(1000);//休眠状态
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}

			System.out.println(name + "........." + i);
		}
	}

}
赵雅智_java 多线程(一)
赵雅智_java 多线程(一)


线程的生命周期
线程的生命周期 线程是一个动态执行的过程，它也有一个从产生到死亡的过程，这就是所谓的生命周期。一个线程在它的生命周期内有5种状态：
赵雅智_java 多线程(一)

  1. 新建（new Thread） 当创建Thread类的一个实例（对象）时，此线程进入新建状态（未被启动）。 例如：Thread  t1=new Thread();
  2. 就绪（runnable） 线程已经被启动，正在等待被分配给CPU时间片，也就是说此时线程正在就绪队列中排队等候得到CPU资源。例如：t1.start();
  3. 运行（running） 线程获得CPU资源正在执行任务（run()方法），此时除非此线程自动放弃CPU资源或者有优先级更高的线程进入，线程将一直运行到结束。
  4. 死亡（dead） 当线程执行完毕或被其它线程杀死，线程就进入死亡状态，这时线程不可能再进入就绪状态等待执行。
    • 自然终止：正常运行run()方法后终止
    • 异常终止：调用stop()方法让一个线程终止运行
  5. 堵塞（blocked） 由于某种原因导致正在运行的线程让出CPU并暂停自己的执行，即进入堵塞状态。
    • 正在睡眠：用sleep(long t) 方法可使线程进入睡眠方式。一个睡眠着的线程在指定的时间过去可进入就绪状态。
    • 正在等待：调用wait()方法。（调用notify()方法回到就绪状态）
    • 被另一个线程所阻塞：调用suspend()方法。（调用resume()方法恢复）
线程的优先级
线程调度：把线程从就绪状态进入运行状态的过程。

调度管理器：负责调度工作的机构叫。

优先级：

  • 线程的优先级的取值范围是1~10。
    • MAX_PRIORITY    =    10
    • NORM_PRIORITY   =   5
    • MIN_PRIORITY    =    1
  • 得到或修改线程的优先级
    • 获得线程的优先级： public final int getPriority();
    • 设定线程的优先级：public final void setPriority(int newPriority);
改变优先级实例
package com.****;

public class SetPriority {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		MyThread threadA = new MyThread("threadA",8);
		threadA.start();
		MyThread threadB = new MyThread("threadB",2);
		threadB.start();
		MyThread threadC = new MyThread("threadC",7);
		threadC.start();
		try {
			Thread.sleep(3000);
		} catch (InterruptedException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		threadA.setPriority(3);
		System.out.println("in main() - threadA.getPriority() = "+threadA.getPriority());

	}
}
class MyThread extends Thread{
	public MyThread(String name,int i){
		setPriority(i);
		setName(name);
	}
	public void run(){
		for(int i=0; i<5; i++){
			System.out.println("priority="+getPriority()+".name= "+getName());
			try {
				Thread.sleep(2000);
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}
赵雅智_java 多线程(一)
赵雅智_java 多线程(一)
常用方法
void run()   //创建该类的子类时必须实现的方法
void start() //开启线程的方法
static void sleep(long t) //释放CPU的执行权，不释放锁
static void sleep(long millis,int nanos)
final void wait()//释放CPU的执行权，释放锁
final void notify()
static void yied()//可以对当前线程进行临时暂停（让线程将资源释放出来）
public final void stop()//结束线程，但由于安全的原因过时

注意：

  • 结束线程原理：让run方法结束。而run方法中通常会定义循环结构，所以只要控制住循环即可。
  • 方法：可以boolean标记的形式完成，只要在某一情况下将标记改变，让循环停止即可让线程结束。但是，特殊情况，线程在运行过程中，处于了冻结状态，是不可能读取标记的。
  • 那么这时，可以通过正常方式恢复到可运行状态，也可以强制让线程恢复到可运行状态，通过Thread类中的，interrupt()：清除线程的冻结状态，但这种强制清除会发生InterruptedException。所以在使用 wait，sleep，join方法的时候都需要进行异常处理。

线程调度

  1. 线程睡眠 sleep();
    package com.****;

import java.util.Calendar;
import java.util.GregorianCalendar;

import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JLabel;

public class DigitalClock {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		JFrame jf = new JFrame("Clock");
		JLabel clock = new JLabel("Clock");
		clock.setHorizontalAlignment(JLabel.CENTER);
		jf.add(clock,"Center");
		jf.setSize(300,200);
		jf.setLocation(500,300);
		jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		jf.setVisible(true);
		
		Thread t = new MyThread1(jf);
		t.start();	
	}

}
class MyThread1 extends Thread{
	private JFrame clock;
	public MyThread1(JFrame clock){
		this.clock = clock;
	}
	public void run(){
		while(true){
			clock.setTitle(this.getTime());
			try {
				this.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
	private String getTime() {
		Calendar c = new GregorianCalendar();
		String time = c.get(Calendar.YEAR) + "-" + c.get(Calendar.MONTH + 1) + "-" + c.get(Calendar.DATE) + " ";
		int h = c.get(Calendar.HOUR_OF_DAY);
		int m = c.get(Calendar.MINUTE);
		int s = c.get(Calendar.SECOND);
		String ph = h<10?"0":"";
		String pm = m<10?"0":"";
		String ps = s<10?"0":"";
		time += ph + h + ":" + pm + m + ":" + ps + s;
		return time;
	}
}
    赵雅智_java 多线程(一)
    package com.****;

import java.util.Calendar;
import java.util.GregorianCalendar;

import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JLabel;
public class DigitalClock {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		JFrame jf = new JFrame("Clock");
		JLabel clock = new JLabel("Clock");
		clock.setHorizontalAlignment(JLabel.CENTER);
		jf.add(clock,"Center");
		jf.setSize(140,80);
		jf.setLocation(500,300);
		jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		jf.setVisible(true);
		
		Thread t = new MyThread1(clock);
		t.start();	
	}
}
class MyThread1 extends Thread{
	private JLabel clock;
	public MyThread1(JLabel clock){
		this.clock = clock;
	}
	public void run(){
		while(true){
			clock.setText(this.getTime());
			try {
				this.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
	private String getTime() {
		Calendar c = new GregorianCalendar();
		String time = c.get(Calendar.YEAR) + "-" + c.get(Calendar.MONTH + 1) + "-" + c.get(Calendar.DATE) + " ";
		int h = c.get(Calendar.HOUR_OF_DAY);
		int m = c.get(Calendar.MINUTE);
		int s = c.get(Calendar.SECOND);
		String ph = h<10?"0":"";
		String pm = m<10?"0":"";
		String ps = s<10?"0":"";
		time += ph + h + ":" + pm + m + ":" + ps + s;
		return time;
	}
}

    赵雅智_java 多线程(一)
    赵雅智_java 多线程(一)
  2. 暂停线程 yield();
    package com.****;

import java.util.Date;
public class TestYield {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Thread t1 = new MyThread2(false);
		Thread t2 = new MyThread2(true);
		Thread t3 = new MyThread2(false);
		t1.start();
		t2.start();
		t3.start();
		
	}

}

class MyThread2 extends Thread{
	private boolean flag;
	public MyThread2(Boolean flag){
		this.flag = flag;
	}
	public void setFlag(boolean flag){
		this.flag = flag;
	}
	public void run(){
		long start = new Date().getTime();
		for(int i=0; i<10000;i++){
			if(flag)
				Thread.yield();
			for(int j=0;i<30000;j++){
				;
			}
		}
		long end = new Date().getTime();
		System.out.println("/n" + this.getName() + "执行时间:"+(end-start)+"毫秒");
	}
}

  3. 连接线程 join();
  4. 中断线程 interrupt()
    package com.****;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.event.WindowAdapter;
import java.awt.event.WindowEvent;
import java.awt.*;

public class TestStatus extends WindowAdapter implements ActionListener{

	/**
	 * @param args
	 */
	
	Frame f;
	static TestStatus.ThreadTest t1,t2;
	public static void main(String[] args) {
		TestStatus w=new TestStatus();
		w.display();
		t1=w.new ThreadTest("Welecome to Java world!");
		t2=w.new ThreadTest("Welecome to Study thread!");
		t2.start();
		t2.setButton();
		
		
		

	}
	public void display(){
		f=new Frame("welcome");
		f.setSize(200,200);
		f.setLocation(200,140);
		f.setBackground(Color.lightGray);
		f.setLayout(new GridLayout(4,1));
		f.addWindowListener(this);
		//f.setVisible(true);
	}

	@Override
	public void actionPerformed(ActionEvent e) {
		// TODO Auto-generated method stub
		if((e.getSource()==t1.b1)||(e.getSource()==t1.b2))
			actionPerformed(e,t1);
		if((e.getSource()==t2.b1)||(e.getSource()==t2.b2))
			actionPerformed(e,t2);
	}
	
	public void actionPerformed(ActionEvent e,ThreadTest t){
		if(e.getSource()==t.b1){
			t.sleeptime=Integer.parseInt(t.tf2.getText());
			t.start();
		}
		if(e.getSource()==t.b2)
			t.interrupt();
		t.setButton();
	}
	
	public class ThreadTest extends Thread{
		Panel p1;
		Label lb1;
		TextField tf1,tf2;
		Button b1,b2;
		int sleeptime=(int)(Math.random()*100);
		public ThreadTest(String str){
			super(str);
			for(int i=0;i<100;i++){
				str=str+" ";
				
			}
			
			tf1=new TextField(str);
			f.add(tf1);
			p1=new Panel();
			p1.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.LEFT));
			lb1=new Label("sleep");
			tf2=new TextField(""+sleeptime);
			p1.add(lb1);
			p1.add(tf2);
			b1=new Button("启动");
			b2=new Button("中断");
			p1.add(b1);
			p1.add(b2);
			b1.addActionListener(new TestStatus());
			b2.addActionListener(new TestStatus());
			
			f.add(p1);
			f.setVisible(true);
		
		}
		public void run(){
			String str;
			//while(this.isAlive() &&!this.isInterrupted()){
			while(true){
				try{
					str=tf1.getText();
					str=str.substring(1)+str.substring(0,1);
					tf1.setText(str);
					Thread.sleep(sleeptime);
				}catch(InterruptedException e){
					System.out.println(e);
					break;
				}
			}
		}
		public void setButton(){
			if(this.isAlive()) b1.setEnabled(false);
			if(this.isInterrupted()) b2.setEnabled(false);
		}
		
		
	}

	@Override
	public void windowClosing(WindowEvent e) {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.exit(0);
	}
	

}
    赵雅智_java 多线程(一)

赵雅智_java 多线程(一)

但实际上该方法不会中断正在执行的线程，只是将线程的标志位设置成true（可以用isInterrupted()方法测试该线程的中断标记，并不清除中断标记，static的方法interrupted(

测试当前执行的线程是否被中断，并且在肯定的情况下，清除当前线程对象的中断标记并返回true）；

如果线程在调用sleep(),join(),wait()方法时线程被中断，则这些方法会抛出InterruptedException，在catch块中捕获到这个异常时，线程的中断标志位已经被设置成false了 。

public final void join()//让线程加入执行，执行某一线程join方法的线程会被冻结，等待某一线程执行结束，该线程才会恢复到可运行状态

public final boolean isAlive()

将线程标记为守护线程(后台线程)：setDaemon(true); 注意该方法要在线程开启前使用。和前台线程一样开启，并抢资源运行，所不同的是，当前台线程都结束后，后台线程会自动结束。无论后台线程处于什么状态都会自动结束。



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