第9章 多線程機制與動畫

第九章

多線程機制與動畫本章學習目標支持多線程是Java程序的優(yōu)點之一，本章介紹多線程編程的技術(shù)。本章的目標是：深入理解進程與線程的概念，線程優(yōu)先級的概念；理解線程的新建、可運行、運行、阻塞和終止5種狀態(tài)。掌握通過繼承Thread類和使用Rannable接口建立線程和多線程的方法。基本掌握多線程程序的設(shè)計方法。掌握使用定時器實現(xiàn)動畫效果的技術(shù)和控制動畫的技術(shù)。第九章

多線程機制與動畫9.1

線程的建立9.1.1

進程與線程的概念在一臺計算機中，可能有多個程序同時運行，一個正在運行的程序稱為一個進程。進程不僅有自己的程序代碼，而且擁有自己的數(shù)據(jù)空間占用某些系統(tǒng)資源。盡管進程與進程之間可以通過某些方式進行通信和共享，例如使用剪切板、文件等，但是進程與進程之間是彼此平等、獨立的，即分別擁有數(shù)據(jù)空間、占用系統(tǒng)資源。如果把進程劃分成幾個更小的運行單位，讓每個運行單位作為一個順序控制流，這就是線程。即線程是比進程更小的運行單位，是進程內(nèi)部的一段程序。當一個進程使用多線程的方式時，就能在一個進程中同時啟用多個線程，這就提高了程序的效率，或者借此達到某種目的。第九章

多線程機制與動畫9.1

線程的建立線程與進程不同的是，一個進程中的多個線程共享同一個數(shù)據(jù)空間和占用的系統(tǒng)資源，創(chuàng)建線程和進行線程之間的切換時，所花費的代價很小，是輕負荷的。每一個程序自動擁有一個線程稱為主線程，若要使用其它線程，必須通過編程來實現(xiàn)。Java語言支持多線程機制，在Java程序中可以很方便地創(chuàng)建多線程。創(chuàng)建多線程主要有兩個途徑，用Rannable接口建立線程和繼承Thread類建立線程，以下幾節(jié)分別介紹并舉例說明。9.1.2

繼承Thread類建立線程建立線程的一個辦法是繼承線程類Thread，表9-1給出了Thread類的構(gòu)造方法，表9-2給出了Thread類的常用實例方法。第九章

多線程機制與動畫9.1

線程的建立表9-1

Thread類的構(gòu)造方法構(gòu)造方法解釋public

Thread()創(chuàng)建一個線程對象public

Thread(Runnabletarget)創(chuàng)建一個線程對象，參數(shù)target指明實際執(zhí)行線程體的目標對象，如果為null表示由對象本身執(zhí)行線程體public

Thread(String

name)創(chuàng)建一個線程對象，參數(shù)name為線程名，若該參數(shù)為null，則Java自動為線程提供一個唯一的名字public

Thread(Runnabletarget,

String

name)創(chuàng)建一個線程對象，參數(shù)target指明實際執(zhí)行線程體的目標對象，參數(shù)

name指定線程名第九章

多線程機制與動畫9.1線程的建立表9-2

Thread類的常用方法常用方法解釋靜態(tài)方法public

static

Thread

currentThread()獲取當前線程public

static

void

sleep(long

millis)使線程睡眠millis毫秒public

static

void

sleep(long

millis,int

nanos)使線程睡眠millis毫秒加十億分之nanos秒public

static

void

yield()使線程暫停public

static

boolean

interrupted()獲取當前線程是否中斷成員方法public

void

start()啟動線程public

void

run()線程體，是用戶必須重寫的空方法public

void

interrupt()中斷線程public

void

destroy()銷毀線程第九章

多線程機制與動畫9.1

線程的建立用繼承Thread的辦法建立線程的主要步驟是：第一，聲明一個類，該類要繼承Thread類并編寫run方法的代碼，通常的寫法是：class

thread

1

extends

Thread{public

void

run(){//書寫線程體方法}}第二，用new關(guān)鍵字創(chuàng)建該類的一個實例對象，可以寫成：thread1

threadName;Pythagora=new

thread

Name

();第三，用start方法啟動這個線程：thread

Name.start();實例

畢達哥拉斯數(shù)和完全平方數(shù)第九章

多線程機制與動畫9.1線程的建立9.1.3

用Rannable接口建立線程建立線程的另一種辦法是使用Rannable接口，Rannable接口只有一個run方法，用戶必須實現(xiàn)run方法，已經(jīng)實現(xiàn)的run方法稱為線程體。表9-3給出了run方法的原形。表9-3用Rannable接口的run方法方法解釋public

void

run

(

)Rannable接口的線程方法用Rannable接口建立線程首先要聲明一個類，該類要實現(xiàn)Rannable接口，并編寫run方法的代碼，通常的寫法是：第九章

多線程機制與動畫4.2

類的繼承class

thread

Class

Name

implements

Runnable{public

void

run(){//書寫線程體方法}}第二，用new關(guān)鍵字創(chuàng)建該類的一個實例對象，可以寫成：thread

ClassName

target

=

new

thread

ClassName();第三，用new關(guān)鍵字以這個對象作為目標對象來創(chuàng)建一個線程，具體是：Thread

my

Thread

=

new

Thread(target);第四，用Thread類的start方法啟動這個線程：my

Thread.start();以上內(nèi)容涉及到Thread類的一些知識，將在9.2節(jié)中介紹，下面是用Rannable接口建立線程的例子。在這個例子中使用了FontMetrics類的stringWidth方法獲取字符串的長度，這個長度不是String類的length方法獲取的字符數(shù)，而是以顯示像素為單位的字符串的長度。表9-4給出了該方法的用法。第九章

多線程機制與動畫表9-39.1

線程的建立用Rannable接口的run方法方法解釋構(gòu)造方法protectedFontMetrics(Font

font)創(chuàng)建一個FontMetrics對象，用于獲取font指定字體的高度、寬度信息成員方法public

intstringWidth(String

str)獲取str指定字符串的寬度實例

滾動字符串本例運行時在Applet窗口中顯示兩個字符串，以相反的方向左右反復(fù)滾動，這個效果是用Rannable接口建立的線程實現(xiàn)的。以下是源程序。第九章

多線程機制與動畫9.1

線程的建立9.1.4

用Rannable接口建立多線程作為上例的擴充，本例介紹使用Rannable接口建立兩個線程的方法，這個方法很容易推廣到更多的線程。先看源程序：實例

時鐘和字符串第九章

多線程機制與動畫9.2

關(guān)于線程的進一步討論9.2.1

線程的狀態(tài)當使用new語句創(chuàng)建一個線程時線程處于新建狀態(tài)，這時線程不會立即自動運行，而且相應(yīng)的系統(tǒng)資源也還沒有配置。啟動線程使用start方法，這時線程進入可運行狀態(tài)。處于可運行狀態(tài)的線程并不一定正在運行，這根據(jù)操作系統(tǒng)是否給該線程分配時間而定，只有該線程獲得CPU的使用權(quán)，才運行該線程。若一個線程因某種原因不能繼續(xù)運行，那么該線程就處于阻塞狀態(tài)，當引起阻塞的原因消除時，線程重新進入可運行狀態(tài)，并從原來中止的地方繼續(xù)運行。sleep等方法是常用的主動造成阻塞的方法，在前面章節(jié)的例子中曾經(jīng)使用過這種方法。當run方法正常結(jié)束，或者異常終止run方法時，線程轉(zhuǎn)為終止狀態(tài)或稱死亡狀態(tài)。一個線程除了按照新建→可運行→終止的生命周期運行以外，多種因素會引起線程的阻塞和重新運行，其中有來自本線程主動造成的阻塞，也有來自其它線程、其它程序或硬件的被動造成的阻塞。第九章

多線程機制與動畫9.2

關(guān)于線程的進一步討論9.2.2

線程的優(yōu)先級如果有多個線程同時運行，則這些線程排隊等待CPU資源，此時每一個線程自動獲得一個線程的優(yōu)先級，優(yōu)先級的高低代表了線程的緊迫和重要程度，所有可運行狀態(tài)的線程依照優(yōu)先級進行進行排隊。共有10個線程優(yōu)先級，用數(shù)字1到10表示，優(yōu)先級1為優(yōu)先級最高，創(chuàng)建一個新的線程時，默認的優(yōu)先級是5。在Thread類中與線程優(yōu)先級有關(guān)的方法有兩個，如表9-5所示。方法解釋public

final

int

getPriority()獲取線程的優(yōu)先級public

final

void

setPriority(intnewPriority)設(shè)置線程的優(yōu)先級表9-5與線程優(yōu)先級有關(guān)的方法第九章

多線程機制與動畫9.2

關(guān)于線程的進一步討論9.2.3線程組在Java中，可以把多個線程集成為一個線程組，線程組中的每一個線程都是線程組的成員，對線程組的操作就是同時對組內(nèi)所有線程的操作，這種機制簡化了多線程程序的編程。ThreadGroup是線程組類。創(chuàng)建線程組的一般步驟是：第一，用線程組類ThreadGroup的構(gòu)造方法創(chuàng)建一個線程組。第二，用Thread類的構(gòu)造方法創(chuàng)建若干個屬于該線程組的線程。第三，用Thread類的方法對各個線程進行操作，用ThreadGroup類的方法對整個線程組進行操作。表9-6給出了ThreadGroup類的最常用的構(gòu)造方法，表9-7作為表9-6的補充給出了與線程組有關(guān)的Thread類的構(gòu)造方法。至于ThreadGroup類的常用成員方法，與表9-2所列的Thread類類似，請對照使用。第九章

多線程機制與動畫9.2

關(guān)于線程的進一步討論表9-5

與線程優(yōu)先級有關(guān)的方法表9-5

與線程優(yōu)先級有關(guān)的方法構(gòu)造方法解釋public

ThreadGroup(String

name)創(chuàng)建一個線程組對象，參數(shù)name為線程組名構(gòu)造方法解釋public

Thread(ThreadGroup

group,Runnable

target)創(chuàng)建一個屬于線程組group的線程對象，參數(shù)

target指明實際執(zhí)行線程體的目標對象，如果為null表示由對象本身執(zhí)行線程體public

Thread(ThreadGroup

group,String

name)創(chuàng)建一個屬于線程組group的線程對象，參數(shù)

name為線程名，若該參數(shù)為null，則Java自動為線程提供一個唯一的名字public

Thread(ThreadGroup

group,Runnable

target,

String

name)創(chuàng)建一個屬于線程組group的線程對象參數(shù)

target指明實際執(zhí)行線程體的目標對象，參數(shù)name指定線程名實例

多線程第九章

多線程機制與動畫9.3

圖像動畫在節(jié)中曾經(jīng)有一個“連續(xù)位圖動畫”的例子，該例中有如下幾個語句用來起延時的作用：for

(int

j=0

;

j<50000000

;

j++){}這種延時方法是極其不精確的，在不同機器的不同軟硬件環(huán)境下，延時效果有很大的差異。要想精確的延時，方法一是在線程中使用Thread類的sleep方法進行精確到納秒（ns）的延時，為此需要把“連續(xù)位圖動畫”例子中的程序加以修改，見節(jié)。實現(xiàn)精確延時的方法二是構(gòu)造一個定時器，然后用定時器控制動畫程序的運行，將在節(jié)到節(jié)介紹。第九章

多線程機制與動畫9.3

圖像動畫用線程控制動畫本例由“連續(xù)位圖動畫”修改而成，其效果比“連續(xù)位圖動畫”更好，以下是修改后的源程序。實例

改進連續(xù)位圖動畫定時器在編程中經(jīng)常需要每隔某一固定的時間間隔就自動地執(zhí)行某一段程序，例如操作系統(tǒng)的時鐘中斷就是這樣的工作的。要實現(xiàn)這一功能可以專門建立一個線程，在該線程中每隔指定的時間間隔去調(diào)用指定