实验十六 线程技术
实验时间 2018-12-8
理论部分：
并发
⚫ 线程的概念
⚫ 中断线程
⚫ 线程状态
⚫ 多线程调度
⚫ 线程同步
1.线程的概念
程序是一段静态的代码，它是应用程序执行的蓝本。
进程是程序的一次动态执行，它对应了从代码加载、执行至执行完毕的一个完整过程。
操作系统为每个进程分配一段独立的内存空间和系统资源，包括：代码数据以及堆栈等资源。每一个进程的内部数据和状态都是完全独立的。
多任务操作系统中，进程切换对CPU资源消耗较大。
多线程的概念
‐多线程是进程执行过程中产生的多条执行线索。 ‐线程是比进程执行更小的单位。
‐线程不能独立存在，必须存在于进程中，同一进 程的各线程间共享进程空间的数据。
‐每个线程有它自身的产生、存在和消亡的过程， 是一个动态的概念。
‐多线程意味着一个程序的多行语句可以看上去几 乎在同一时间内同时运行。
‐线程创建、销毁和切换的负荷远小于进程，又称 为轻量级进程（lightweight process）。
Java实现多线程有两种途径：
‐创建Thread类的子类 ‐在程序中定义实现Runnable接口的类
2.中断线程
当线程的run方法执行方法体中最后一条语句后， 或者出现了在run方法中没有捕获的异常时，线程将终止，让出CPU使用权。
调用interrupt()方法也可终止线程
3.线程状态
⚫ 利用各线程的状态变换，可以控制各个线程轮流 使用CPU，体现多线程的并行性特征。
⚫ 线程有如下7种状态：
➢ New (新建)
➢ Runnable (可运行)
➢ Running(运行)
➢ Blocked (被阻塞)
➢ Waiting (等待)
➢ Timed waiting (计时等待)
➢ Terminated (被终止)
4.多线程调度
– Java提供一个线程调度器来监控程序启动后进入 可运行状态的所有线程。线程调度器按照线程的 优先级决定应调度哪些线程来执行。
– 处于可运行状态的线程首先进入就绪队列排队等 候处理器资源，同一时刻在就绪队列中的线程可 能有多个。Java的多线程系统会给每个线程自动 分配一个线程的优先级。
Java 的线程调度采用优先级策略:
➢ 优先级高的先执行，优先级低的后执行；
➢ 多线程系统会自动为每个线程分配一个优先级，缺省 时，继承其父类的优先级；
➢ 任务紧急的线程，其优先级较高；
➢ 同优先级的线程按“先进先出”的队列原则；
1、实验目的与要求
(1) 掌握线程概念；
(2) 掌握线程创建的两种技术；
(3) 理解和掌握线程的优先级属性及调度方法；
(4) 掌握线程同步的概念及实现技术；
2、实验内容和步骤
实验1：测试程序并进行代码注释。
测试程序1：
l 在elipse IDE中调试运行ThreadTest，结合程序运行结果理解程序；
l 掌握线程概念；
l 掌握用Thread的扩展类实现线程的方法；
l 利用Runnable接口改造程序，掌握用Runnable接口创建线程的方法。
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class Lefthand extends Thread { public void run() { for(int i=0;i<=5;i++) { System.out.println("You are Students!"); try{ sleep(500); } catch(InterruptedException e) { System.out.println("Lefthand error.");} } } } class Righthand extends Thread { public void run() { for(int i=0;i<=5;i++) { System.out.println("I am a Teacher!"); try{ sleep(300); } catch(InterruptedException e) { System.out.println("Righthand error.");} } } } public class ThreadTest { static Lefthand left; static Righthand right; public static void main(String[] args) { left=new Lefthand(); right=new Righthand(); left.start(); right.start(); } } |
Runnable接口改造的程序：
package demo; class Lefthand implements Runnable { public void run() { for (int i = 0; i <= 5; i++) { System.out.println("You are Students!"); try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { System.out.println("Lefthand error."); } } } } class Righthand implements Runnable { public void run() { for (int i = 0; i <= 5; i++) { System.out.println("I am a Teacher!"); try { Thread.sleep(300); } catch (InterruptedException e) { System.out.println("Righthand error."); } } } } public class ThreadTest { static Lefthand left; static Righthand right; public static void main(String[] args) { Runnable left1 = new Lefthand(); Runnable right1 = new Righthand() ; Thread left = new Thread(left1); Thread right = new Thread(right1); left.start(); right.start(); } }
运行结果均为：
测试程序2：
l 在Elipse环境下调试教材625页程序14-1、14-2 、14-3，结合程序运行结果理解程序；
l 在Elipse环境下调试教材631页程序14-4，结合程序运行结果理解程序；
l 对比两个程序，理解线程的概念和用途；
l 掌握线程创建的两种技术。
代码：
package bounce; import java.awt.*; import java.awt.event.*; import javax.swing.*; /** * Shows an animated bouncing ball. * @version 1.34 2015-06-21 * @author Cay Horstmann */ public class Bounce { public static void main(String[] args) { EventQueue.invokeLater(() -> { JFrame frame = new BounceFrame(); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); frame.setVisible(true); }); } }