996-第十三章 并发.ppt
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1、1,第十三章 并发,2,线程的概念 线程的创建 线程调度与线程控制 线程同步 线程状态与生命周期,3,什么是线程,多线程是实现并发的一种有效手段。 一个进程可以通过运行多个线程来并发地执行多项任务。 多个线程如何调度执行由系统来实现。,4,什么是线程,线程是程序中的单个执行流,多线程是一个程序 中包含的多个同时运行的执行流。,5,线程与进程,进程:内核级的实体。包含虚存映象、文件指示符, 用户ID等。这些结构都在内核空间中,用户程序 只有通过系统调用才能访问与改变。 线程:用户级的实体。线程结构驻留在用户空间中, 能够被普通的用户级函数组成的线程库直接访问。 寄存器(栈指针,程序计数器)是线程
2、专有的成分。 一个进程中的所有线程共享该进程的状态。,6,一个虚拟的CPU,,代码所操作的数据:数据也可以 被多个线程共享。,该CPU执行的代码: 代码与数据是相互独立的,代 码可以与其它线程共享。, Java 中线程被认为是一个CPU、程序代码、和数据 的封装体。,Java中的线程,7, Java.lang.Thread类使用户可以创建和控制自己的线程。 在Java中,虚拟CPU是自动封装进Thread类的实例中, 而Code和Data要通过一个对象传给Thread类的构造函数。,线程的构造,8,线程的创建, 线程的Code和Data构成线程体。线程体决定了线程的行为。 Java中线程体由T
3、hread类的 run( ) 方法定义,该方法 定义了线程的具体行为并指定了线程要操作的数据。 有两种方式进行run( )方法的定义: 实现 Runnable 接口 继承 Thread 类,9, Runnable 接口只提供了一个public void run( )方法。 定义一个类实现Runnable接口。 将该类的实例作为参数传给Thread类的一个构造函数, 从而创建一个线程。,通过实现Runnable 接口创建线程,10,Public class ThreadTest public static void main(String args ) Xyz r= new Xyz( ); Th
4、read t = new Thread( r ); t.start( ); Class Xyz implements Runnable int I ; public void run( ) while( true) System.out.println(“Hello”+I+); if (I=5) break ; ,线程创建示例,11,线程 t,Xyz类,Xyz的实例 r,一个线程就是Thread类的一个实例。 线程是从一个传递给线程的Runnable 实例的run( )方法开始执行。 线程所操作的数据是来自于该 Runnable 类的实例。,线程创建示例,12,通过继承Thread类创建线程,
5、 Thread 类本身实现了Runnable接口。 通过继承Thread类,重写其中的run( )方法定义线程体。 创建该子类的对象创建线程。 Public class Counter extends Thread public void run( ) 创建与运行线程: Counter ThreadCounter = new Counter( ); ThreadCounter.Start( );,13,线程两种创建方法比较,实现Runnable接口的优势: 符合OO设计的思想。 便于用extends继承其它类。 采用继承Thread类方法的优点:程序代码更简单。 提倡采用第一种方式。,14,线
6、程的运行,新创建的线程不会自动运行。必须调用线程的start( )方法, 如: t.start( ) 该方法的调用把嵌入在线程中的虚拟CPU置为可运行 (Runnable)状态。 Runnable状态意味着该线程可以参加调度,被JVM运行, 并不意味着线程会立即执行。,15,线程调度与线程控制,线程调度策略 线程的基本控制,16,线程调度策略, Java中线程调度采用抢先式调度方法。 抢先式调度模式: 许多线程可能是可运行的,但只能有一个线程在运行。 该线程将持续运行,直到它自行中止或出现高优先级 线程成为可运行的,则该低优先级线程被高优先级线程 强占运行。 线程中止的原因可能有多种,如执行T
7、hread.sleep( )调用, 或等待访问共享的资源。,17,线程的优先级,每个线程都有优先级,有缺省值,可用 SetPriority( )方法改变。 每个优先级有一个等待池:,pool,pool,pool,t1,t2,t3,.,18,线程调度策略, JVM先运行高优先级池中的线程,待该池空后才 考虑低优先级线程。 如果有高优先级线程成为可运行的,则运行它。 抢先式可能是分时的,即每个池中的线程轮流运行; 也可能不是,即线程逐个运行,由JVM而定。 线程一般可用sleep( )保证给其他线程运行时间。,19,线程的基本控制,结束线程 获取当前线程 测试线程 sleep( ) join( )
8、 yield( ),20,结束线程,线程完成运行并结束后,将不能再运行。 除正常运行结束外,还可用其他方法控制使其停止。 用stop( )方法。 强行终止线程,容易造成线程的不一致。 使用标志flag。 通过设置flag 指明run( )方法应该结束。,21,结束线程,class Xyz implements Runnable private boolean timeToQuit = false; public void run( ) while(!timeToQuit) / clean up before run() ends . public void stopRunning( ) tim
9、eToQuit = true ; public class ControlThread public void main(String args) Runnable r = new Xyz( ) ; Thread t = new Thread( r) ; t.start(); r.stopRunning( ); ,22,获取当前线程,Thread 类的静态方法currentThread( )返回当前线程。,23,测试线程,当线程的状态未知时,用isAlive( )确定线程是 否活着。返回true 意味着线程已经启动,但还没有 运行结束。,24,Sleep( )方法,该方法用来使一个线程暂停运行
10、一段固定的时间。 在线程睡眠时间内,将运行别的线程。 Sleep( ) 结束后,线程将进入Runnable状态。,25,join( ) 方法,t.join( )方法使当前的线程等待,直到 t 结束为止,线程 恢复到runnable状态。,Public void doTask() TimerThread tt= new TimerThread(100) ; tt.start( ) ; / Do stuff in parallel with the other thread for a while / Wait here for the timer thread to finish try tt.
11、join( ); catch( InterruptedException e) / tt came back early / continue in this thread ,26,yield( )方法,调用该方法将CPU让给具有与当前线程相同优先级 的线程。 如果没有同等优先级的线程是Runnable状态, yield( )方法将什么也不做。,27,线程同步,线程间同步机制 线程间的交互wait( ) 和notify( ) 不建议使用的一些方法,28,多线程并发执行中的问题,多个线程相对执行的顺序是不确定的。 线程执行顺序的不确定性会产生执行结果的不确定性。 在多线程对共享数据 操作时常常会
12、产生这种不确定性。,29,多线程并发执行中的问题,一个堆栈类: public class MyStack private int idx = 0 ; private char data = new char6 ; public void push( char c ) dataidx = c ; idx + ; / 栈顶指针指向下一个空单元 public char pop( ) idx- ; return dataidx ; ,30,多线程并发执行中的问题,线程 a,线程b,堆栈 s 状态,时刻t1,时刻t2,时刻t3,/调用s.Push( ); dataidx=r ;,/恢复运行 idx+ ;
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