2018-2019-2 20175328 《Java程序设计》第十周学习总结

十二章主要内容——Java多线程机制

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一、进程与线程

程序是一段静态的代码，它是应用软件执行的蓝本。

进程是程序的一次动态执行过程，它对应了从代码加载、执行至执行完毕的一个完整过程，这个过程也是进程本身从产生、发展至消亡的过程。

现代操作系统可以同时管理一个计算机系统中的多个进程，即可以让计算机系统中的多个进程轮流使用CPU资源。

线程是比进程更小的执行单位，一个进程在其执行过程中，可以产生多个线程，形成多条执行线索，每条线索，即每个线程也有它自身的产生、存在和消亡的过程。

线程间可以共享进程中的某些内存单元(包括代码与数据)，线程的中断与恢复可以更加节省系统的开销。

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二、Java中的线程

Java的多线程机制

Java语言的一大特性点就是内置对多线程的支持。

Java虚拟机快速地把控制从一个线程切换到另一个线程。这些线程将被轮流执行，使得每个线程都有机会使用CPU资源。

主线程

每个Java应用程序都有一个缺省的主线程。

当JVM（Java Virtual Machine 虚拟机）加载代码，发现main方法之后，就会启动一个线程，这个线程称为“主线程”（main线程），该线程负责执行main方法。

JVM一直要等到Java应用程序中的所有线程都结束之后，才结束Java应用程序。

线程的状态与生命周期

建的线程在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下的四种状态：

• 新建: 当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建状态。
• 运行:线程必须调用start（）方法（从父类继承的方法）通知JVM，这样JVM就会知道又有一个新一个线程排队等候切换了。一旦轮到它来享用CPU资源时，此线程的就可以脱离创建它的主线程独立开始自己的生命周期了。
• 中断:
  有4种原因的中断：
  1、JVM将CPU资源从当前线程切换给其他线程，使本线程让出CPU的使用权处于中断状态。
  2、线程使用CPU资源期间，执行了sleep(int millsecond)方法，使当前线程进入休眠状。
  3、线程使用CPU资源期间，执行了wait()方法。 4、线程使用CPU资源期间，执行某个操作进入阻塞状态。
• 死亡:处于死亡状态的线程不具有继续运行的能力。线程释放了实体。

线程调度与优先级

处于就绪状态的线程首先进入就绪队列排队等候CPU资源，同一时刻在就绪队列中的线程可能有多个。Java虚拟机（JVM）中的线程调度器负责管理线程，调度器把线程的优先级分为10个级别，分别用Thread类中的类常量表示。

Java调度器的任务是使高优先级的线程能始终运行，一旦时间片有空闲，则使具有同等优先级的线程以轮流的方式顺序使用时间片。

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三、Thread类与线程的创建

使用Thread的子类

在Java语言中，用Thread类或子类创建线程对象。

在编写Thread类的子类时，需要重写父类的run()方法，其目的是规定线程的具体操作，否则线程就什么也不做，因为父类的run()方法中没有任何操作语句。

使用Thread类

创建线程的另一个途径就是用Thread类直接创建线程对象。使用Thread创建线程通常使用的构造方法是：

Thread(Runnable target)

该构造方法中的参数是一个Runnable类型的接口。

在创建线程对象时必须向构造方法的参数传递一个实现Runnable接口类的实例，该实例对象称作所创线程的目标对象，当线程调用start()方法后，一旦轮到它来享用CPU资源，目标对象就会自动调用接口中的run()方法（接口回调）。

线程间可以共享相同的内存单元（包括代码与数据），并利用这些共享单元来实现数据交换、实时通信与必要的同步操作。

目标对象与线程的关系

从对象和对象之间的关系角度上看，目标对象和线程的关系有两种情景：

• 1.目标对象和线程完全解耦 目标对象没有组合线程对象.目标对象经常需要通过获得线程的名字（因为无法获得线程对象的引用）以便确定是哪个线程正在占用CPU资源，即被JVM正在执行的线程。
• 2.目标对象组合线程（弱耦合） 目标对象可以组合线程.目标对象类组合线程对象时，目标对象可以通过获得线程对象的引用.

关于run()方法启动的次数

对于具有相同目标对象的线程，当其中一个线程享用CPU资源时，目标对象自动调用接口中的run方法，这时，run方法中的局部变量被分配内存空间，当轮到另一个线程享用CPU资源时，目标对象会再次调用接口中的run方法，那么，run()方法中的局部变量会再次分配内存空间。也就是说run()方法已经启动运行了两次，分别运行在不同的线程中，即运行在不同的时间片内。

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四、线程的常用方法

1、start() ： 线程调用该方法将启动线程，使之从新建状态进入就绪队列排队，一旦轮到它来享用CPU资源时，就可以脱离创建它的线程独立开始自己的生命周期了。

2．run(): Thread类的run()方法与Runnable接口中的run()方法的功能和作用相同，都用来定义线程对象被调度之后所执行的操作，都是系统自动调用而用户程序不得引用的方法。

3．sleep(int millsecond): 优先级高的线程可以在它的run()方法中调用sleep方法来使自己放弃CPU资源，休眠一段时间。

4．isAlive(): 线程处于“新建”状态时，线程调用isAlive()方法返回false。在线程的run()方法结束之前，即没有进入死亡状态之前，线程调用isAlive()方法返回true。

5．currentThread():该方法是Thread类中的类方法，可以用类名调用，该方法返回当前正在使用CPU资源的线程。

6．interrupt() ：一个占有CPU资源的线程可以让休眠的线程调用interrupt()方法“吵醒”自己，即导致休眠的线程发生InterruptedException异常，从而结束休眠，重新排队等待CPU资源。

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五、线程同步

在处理多线程问题时，我们必须注意这样一个问题：当两个或多个线程同时访问同一个变量，并且一个线程需要修改这个变量。我们应对这样的问题作出处理。

在处理线程同步时，要做的第一件事就是要把修改数据的方法用关键字synchronized来修饰。

所谓线程同步就是若干个线程都需要使用一个synchronized修饰的方法。

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六、协调同步的线程

wait()方法可以中断方法的执行，使本线程等待，暂时让出CPU的使用权，并允许其它线程使用这个同步方法。

notifyAll()方法通知所有的由于使用这个同步方法而处于等待的线程结束等待。曾中断的线程就会从刚才的中断处继续执行这个同步方法，并遵循“先中断先继续”的原则。

notify()方法只是通知处于等待中的线程的某一个结束等待。

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七、线程联合

一个线程A在占有CPU资源期间,可以让其它线程调用join()和本线程联合,如：B.join();

称A在运行期间联合了B。如果线程A在占有CPU资源期间一旦联合B线程，那么A线程将立刻中断执行，一直等到它联合的线程B执行完毕，A线程再重新排队等待CPU资源，以便恢复执行。如果A准备联合的B线程已经结束，那么B.join()不会产生任何效果。

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八、GUI线程

当Java程序包含图形用户界面（GUI）时，Java虚拟机在运行应用程序时会自动启动更多的线程，其中有两个重要的线程：AWT-EventQuecue和AWT-Windows。AWT-EventQuecue线程负责处理GUI事件，AWT-Windows线程负责将窗体或组件绘制到桌面。JVM要保证各个线程都有使用CPU资源的机会，比如，程序中发生GUI界面事件时，JVM就会将CPU资源切换给AWT-EventQuecue线程，AWT-EventQuecue线程就会来处理这个事件，比如，你单击了程序中的按钮，触发ActionEvent事件，AWT-EventQuecue线程就立刻排队等候执行处理事件的代码。

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九、计时器线程

计时器每隔a毫秒“震铃”一次，参数b是计时器的监视器。计时器发生的震铃事件是ActinEvent类型事件。当震铃事件发生时，监视器就会监视到这个事件，监视器就回调ActionListener接口中的actionPerformed(ActionEvente)方法。使用Timer类的方法start()启动计时器，即启动线程。使用Timer类的方法stop()停止计时器，即挂起线程，使用restart()重新启动计时器，即恢复线程。

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十、守护线程

一个线程调用void setDaemon(boolean on)方法可以将自己设置成一个守护（Daemon）线程，例如： thread.setDaemon(true);

当程序中的所有用户线程都已结束运行时，即使守护线程的run方法中还有需要执行的语句，守护线程也立刻结束运行。