Microsoft PowerPoint - Java - Lecture 4 Thread & JDBC.ppt

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绞鹰锺
5 years ago
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1 第七章多线程程序设计 Definition: A thread is a single sequential flow of control within a program 一个线程是程序中的一个顺序执行流多线程是指一个程序中有多个顺序执行流 JAVA 在语言级支持多线程 (thread) 的程序设计 1

2 有些应用更适合用多线程的机制来实现例 : 具有 GUI 的应用程序, 单线程难于高效实现前台控制流响应用户输入后台控制流进行后台计算 Web browser 就采用了多线程技术 7.1 线程概念进程 (process) 与线程 (thread) 彼此相似, 线程也称作轻量级的进程彼此不同, 进程是 OS 内核级的实体, 线程是用户级的实体进程切换代价比线程切换代价高每个线程有自己的堆栈和指令计数器, 但共享所有其它程序资源 Java 提供两个层次 ( 高 / 低层编程 API) 的线程应用支持 7.2 利用 Timer 和 TimerTask 创建简单线程 ( 高层 API) import java.util.timer; (JB: Reminder) import java.util.timertask; /** * Simple demo that uses java.util.timer to schedule a task * to execute once 5 seconds have passed. */ 2

3 public class Reminder { Timer timer; public Reminder(int seconds) { timer = new Timer(); timer.schedule(new RemindTask(), seconds*1000); class RemindTask extends TimerTask { public void run() { System.out.println("Time's up!"); timer.cancel(); //Terminate the timer thread public static void main(string args[ ]) { new Reminder(5); System.out.println("Task scheduled."); 3

4 利用 Timer 和 TimerTask 重复执行一个任务 (JB ReminderBeep) import java.util.timer; import java.util.timertask; import java.awt.toolkit; /** Schedule a task that executes once every second. */ public class AnnoyingBeep { Toolkit toolkit; Timer timer; public AnnoyingBeep() { toolkit = Toolkit.getDefaultToolkit(); timer = new Timer(); timer.schedule(new RemindTask(), 0, //initial delay 1 * 1000); //subsequent rate 4

5 class RemindTask extends TimerTask { int numwarningbeeps = 3; public void run() { if (numwarningbeeps > 0) { toolkit.beep(); System.out.println("Beep!"); numwarningbeeps--; else { toolkit.beep(); System.out.println("Time's up!"); System.exit(0); //Stops the AWT thread (and everything else) 5

6 public static void main(string args[ ]) { System.out.println("About to schedule task."); new AnnoyingBeep(); System.out.println("Task scheduled."); Timer 中对 schedule 的其它定义 ( 参见 Timer 文档 ) 1. schedule(timertask task, long delay, long period) 2. schedule(timertask task, Date time, long period) 3. scheduleatfixedrate(timertask task, long delay, long period) 4. scheduleatfixedrate(timertask task, Date firsttime, long period) 6

7 7.3 一般 JAVA 线程的创建 ( 低层 API) Thread 类是 JAVA 多线程程序设计的基础 Thread 实现了一个标准的线程实现了所有线程应有的共同功能 starting, sleeping, running, yielding, and having a priority 一个线程的独特行为是由其线程体中的 run() 方法定义的 Thread 中定义一个空的 run() 方法 ( 什么都不作 ) 有两种途径提供 run() 方法的实现 1. 定义一个 Thread 的子类, 在其中重新定义 run() 方法 2. 定义一个实现了 Runnable 接口的类, 1. 通过定义 Thread 类的子类, 并置换其中的 run() 方法来定义用户需要的线程体. 再通过创建该子类的对象创建线程例 : public class Counter extends Thread { public void run() { // define the behave of the thread 7

8 可用下面的方法创建并启动线程 Counter ThreadCounter = new Counter(); ThreadCounter.start(); 例 : 一个具有两个线程的演示程序 (TwoThreadsDemo, JB demo) class SimpleThread extends Thread { public SimpleThread(String str) { super(str); public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(i + " " + getname()); try { sleep((long)(math.random() * 1000)); catch (InterruptedException e) { System.out.println("DONE! " + getname()); 8

9 public class TwoThreadsDemo { public static void main (String[] args) { new SimpleThread("Jamaica").start(); new SimpleThread("Fiji").start(); 2. 通过在一个类中实现 Runnable interface, 即在该类中实现 Runnable interface 中说明的方法 ( 只有 run() 一个方法 ) 例 : class Prime implements Runnable { public void run(){ // computer primes 可用下下述方法创建一个线程 Prime p = new Prime(); new Thread(p).start(); 新创建的线程将运行在 Prime 类中定义的 run() 方法 9

10 第二种方法为线程的创建提供了更大的灵活性, 实现 Runnable 的类如果有必要还可继承其它类有些需要完成某些功能的线程只能用第二种方法去实现例 : Clock Applet, 用一个 applet 实现一个每秒刷新自己的时钟, 希望时钟能独立工作, 不影响 applet 完成的其它功能 (VIDE demo) import java.awt.graphics; import java.util.*; import java.text.dateformat; import java.applet.applet; public class Clock extends Applet implements Runnable { private Thread clockthread = null; public void start() { if (clockthread == null) { clockthread = new Thread(this, "Clock"); clockthread.start(); 10

11 public void run() { Thread mythread = Thread.currentThread(); while (clockthread == mythread) { repaint(); try { Thread.sleep(1000); catch (InterruptedException e){ public void paint(graphics g) { // get the time and convert it to a date Calendar cal = Calendar.getInstance(); Date date = cal.gettime(); // format it and display it DateFormat dateformatter = DateFormat.getTimeInstance(); g.drawstring(dateformatter.format(date), 5, 10); 11

12 // overrides Applet's stop method, not Thread's public void stop() { clockthread = null; 7.4 线程的状态与线程控制在线程被创建后, 可能会在各种不同的状态之间转换 // 线程进入 New Thread 状态 clockthread = new Thread(this, "Clock"); 12

13 启动 (start) clockthread.start(); // 线程进入 Runnable 状态线程在下列三种情况会进入 Not Runnable 状态它调用了 sleep 方法它调用了 wait 方法, 等待一个条件的满足它在等待一个 I/O 的完成线程当前状态的测试 (5.0 版本功能 ) Call Thread.getState method NEW RUNNABLE BLOCKED WAITING TIMED_WAITING TERMINATED 如何终止一个线程 ( 优雅地退出 )? 自然终止 : 线程在完成它的 run 方法后会进入 Dead 状态通过一个变量告知线程终止自己 13

14 例 : Clock Applet 中停止线程的方法 public void run() { Thread mythread = Thread.currentThread(); while (clockthread == mythread) {. public void stop() { clockthread = null; 7.5 线程组在 JAVA 中, 所有的线程属于某个线程组线程组提供了一个将一组线程作为一个单独的对象进行统一处理或维护的手段在创建一个线程时可规定它归属的线程组 Thread(ThreadGroup group, Runnable target ) 14

15 Thread(ThreadGroup group, String name) Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name) 可利用 ThreadGroup 类来创建新的线程组 ThreadGroup mythreadgroup = new ThreadGroup( my Group of threads ) 7.6 线程优先级和线程的调度一般情况, 线程的个数 < CUP 的个数线程调度问题为了支持多线程, JAVA 在运行系统中实现了一个用于调度线程运行的线程调度器, 以决定在某一时刻该哪一个线程在 CPU 上运行 JAVA 线程调度器调度线程的主要依据是线程的优先级线程的优先级是一个介于 MIN_PRIORITY 和 MAX_PRIORITY 之间的整数 15

16 JAVA 使用的是抢先调度算法, 当一个线程变的可以运行时, 如果当前占用 CPU 的线程比它的优先级低, 系统会停止当前线程的运行, 将 CPU 分给这个高优先级线程同优先级的线程轮换使用 CPU (round robin) 一个线程的优先级可以用方法 setpriority(n) 改变例 : SelfishRunner & PoliteRunner (JB demo) 7.7 线程同步当多个线程并发执行时, 虽然各个线程中语句的执行顺序是确定的, 但线程的相对执行顺序是不确定的对于有些应用这个不确定性是无害的 ; 对于有些应用这个不确定性是需要加以控制 ( 同步 / 互斥 ) 的第二种情况通常出现在线程间需要共享数据 / 相互合作时例 : 异步线程共享变量时潜在的问题 (JB demo) 16

17 public class NumberArray implements Runnable { static int count = 0; static int numbers[ ] = new int[20]; int n; Thread addnumberthread; public NumberArray(int n){ this.n = n; addnumberthread = new Thread(this); addnumberthread.start(); void addnumber(int m){ numbers[count] = m; count++; 17

18 static void print(){ for(int i=0; i<count; i++) System.out.println(numbers[i]); public void run(){ for(int i=0; i<n; i++) addnumber(i); public static void main(string args[]){ new NumberArray(10); new NumberArray(10); try{ // wait until the two threads finished Thread.currentThread().sleep(100); catch(interruptedexception e){ print(); 18

19 例 : 异步线程共享变量时潜在的问题 Thread 1: numbers[count] = 9; // 冲掉了 Thread 1 的数据 Thread 2: numbers[count] = 0; Thread 1: count++; Thread 2: count++; // 在数组中留下一个空位临界区与管程程序中不能被多个线程并发执行的代码段称为临界区若一个线程已在临界区, 其它线程就不允许再进入该临界区 Java 用关键字 synchronized 来定义临界区例 : 同步方法 : 一个方法之内的语句被定义为临界区的方法 synchronized void addnumber(int n){ numbers[count] = n; count++; 19

20 例 : 同步块将一个方法内的部分语句定义为临界区 class Rectangle { Point topleft; void print(){ synchronized (topleft) { System.out.println( topleft.x = + topleft.x); System.out.println( topleft.y = + topleft.y); 20

21 7.7.2 notify()/notifyall() 和 wait() 方法使用 synchronized 可实现线程间的互斥 wait() 和 notify() / notifyall() 用于实现线程间的同步如果一个线程在同步方法中调用 wait(), 则此线程会暂时放弃对临界区的控制, 允许其它线程进入, 一个线程调用 notify() / notifyall() 去通知其它等待同一临界区的线程, 临界区马上就要被释放了 notify() 随机地通知一个等待的线程 notifyall() 通知所有等待的线程 21

22 例 : 生产者 / 消费者生产者生产产品并将其放入仓库消费者从仓库提取并消费产品生产者和消费者各用一个线程表示. 它们本身是要异步并发执行共享资源 ( 产品仓库 ) 互斥使用的问题管程 (synchronized 方法 ) 异步线程同步问题 wait() / notify() 1. 消费者会停下来等待生产者若无产品可消费 2. 生产者会停下来等待消费者若仓库已满 3. 消费者会通知生产者当仓库里有了空位置 4. 生产者会通知消费者当仓库里有了新产品 22

23 class Producer extends Thread { // JB demo ProducerConsumerTest private CubbyHole cubbyhole; private int producerid; public Producer(CubbyHole c, int producerid) { cubbyhole = c; this. producerid = producerid; public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { cubbyhole.put(i); System.out.println( Producer # + this. producerid + " put: " + i); try { sleep((int)(math.random() * 100)); catch (InterruptedException e) { 23

24 class Consumer extends Thread { private CubbyHole cubbyhole; private int consumerid; public Consumer(CubbyHole c, int consumerid) { cubbyhole = c; this. consumerid = consumerid; public void run() { int value = 0; for (int i = 0; i < 10; i++) { value = cubbyhole.get(); System.out.println("Consumer #" + this. consumerid + " got: " + value); 24

25 public class ProducerConsumerTest { public static void main(string[] args) { CubbyHole c = new CubbyHole(); Producer p1 = new Producer(c, 1); Consumer c1 = new Consumer(c, 1); p1.start(); c1.start(); 25

26 class CubbyHole { private int contents; private boolean available = false; public synchronized int get() { while (available == false) { try { wait(); catch (InterruptedException e) { available = false; notifyall(); return contents; 26

27 public synchronized void put(int value) { while (available == true) { try { wait(); catch (InterruptedException e) { contents = value; available = true; notifyall(); 27

28 7.7.3 死锁 (deadlock) 死锁是指两个或多个线程无止境地互相等待的状况错误地使用线程同步机制可能回导致死锁显示死锁现象的经典例子, 哲学家进餐五个哲学家围坐在一张圆桌旁每人面前有一碗米饭相邻两人之间有一支筷子哲学家基本活动是思考和吃饭只有同时得到两支筷子才能吃饭 28

29 fairness, starvation 和 deadlock 问题每个哲学家都应有同样的吃上饭的机会 (fairness) 有的哲学家总得不到吃饭的机会 (starvation ) 没有一个哲学家可以吃饭 (deadlock ) 29

30 第七章作业 1. 举例说明建立线程有几种方法 2. 在多线程环境中为什么要引入同步 / 互斥机制? 30

31 第八章 JDBC 数据库访问 8.1 JDBC 简介 JDBC Java DataBase Connectivity JDBC 是 Java 数据库连接 API, 是 Java JDK 的一个固有部分 JDBC 使 Java 程序可以用 SQL 语句去访问各种各样的数据库 31

32 JDBC 大大简化了数据库访问的复杂性用同样的语句去访问不同的数据库 JDBC 连接数据库的四种常用方法类型 1: JDBC-ODBC bridge ODBC Open DataBase Connectivity (Microsoft) JDBC 将 Java 数据库访问语句翻译成对应的 ODBC 语句可应用的场合受到 ODBC 固有要求的一些限制例 : MS Access 的数据库文件 (*.mdb) 必须能映射到一个驱动器上多了一层软件, 影响数据库访问效率 32

33 类型 2: 全 Java 的 Driver Driver 全部由 Java 写成用户端不需要安装任何特殊软件, Driver 可动态下载特别适合 Applet-Based 的应用本章采用 MS Access 作为演示数据库采用类型 1 (JDBC-ODBC bridge, 已包含在 JDK 中 ) 方法访问数据库使用 ODBC 需先在 MS Windows 中设立数据源 33

34 8.2 设置 ODBC 数据源例 : Windows XP 控制面板管理工具数据源 (ODBC) 34

35 按添加按钮 35

36 选择 Driver do Microsoft Access (*.mdb) 选择完成 36

37 填写数据源名 (N): BugTrace 按选择 (S) 按钮 37

$D:\JDBC_access\BugTrace.$

38 选择预先建立的 MS Access 数据库例 : D:\JDBC_access\BugTrace.mdb 按确定按钮 38

39 再选择确定新数据源 BugTrace 被添加到数据管理器中再选择确定退出数据管理器 39

40 8.3 用 MS Access 创建一个数据库 ( 前面用到的 BugTrace ) 从文件菜单中选新建从新建对话窗口中选数据库再按确定按钮 40

$d:\mse\jdbc\) 在文件名处填入$

41 选定保存数据库文件的目录 ( 例 : d:\mse\jdbc\) 在文件名处填入 BugTrace 按下创建按钮 41

42 双击实用设计器创建表 42

43 输入数据库 ( 表 ) 的字段名称, 数据类型, 及简短的说明 ( 可选 ) 选择文件菜单中的保存选项 43

44 在表名称中填入 BugTrace 作为数据库中的表名按下确定按钮 44

45 8.4 建立一个使用 JDBC 的 Java application JDBC 中的主要类 Driver Manager Driver Connection Statement ResultSet 45

46 JDBC 的主要功能与一个数据库建立连接向数据库发送 SQL 语句 (SELECT, APPEND, INSERT, UPDATE, ) 处理数据库返回的结果使用 JDBC 进行数据库操作的主要语句片断 1. 加载 JDBC-ODBC driver Class.forName( sun.jdbc.odbc.jdbcodbcdriver ); 46

47 2. 连接到数据库 Connection con = DriverManager.getConnection( jdbc:odbc:tracebug, User Name, PassWord ); 3. 创建 SQL 语句对象 Statement sql = con.createstatement(); 4. 执行 SQL 语句 ResultSet rs = sql.executequery( SELECT * FROM BugTrace ); 47

48 使用 JDBC 的一个例子 import java.sql.*; public class TraceBug{ public static void main(string args[]){ Connection conn; Statement sql; ResultSet rs; String bugname, discription, assignment, comment; Date repdate, fixdate; try{ Class.forName("sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver"); catch(classnotfoundexception e){ System.out.println(e.getMessage()); 48

49 try{ conn = DriverManager.getConnection("jdbc:odbc:bugtrace","",""); sql = conn.createstatement(); rs = sql.executequery("select * FROM bugtrace"); // rs = sql.executequery("select * FROM bugtrace WHERE BUG_NAME ='bug1'"); while(rs.next()){ // select the field by index (1: BUG_NAME) bugname = rs.getstring(1); 49

50 System.out.print(bugName+",\t"); discription = rs.getstring(2); System.out.print(discription+",\t\t"); repdate = rs.getdate(3); System.out.print(repDate+",\t"); assignment = rs.getstring(4); fixdate = rs.getdate(5); System.out.println(fixDate); comment = rs.getstring(6); 50

51 // insert a new record sql.executeupdate( "INSERT INTO bugtrace VALUES('bug4', 'a big bug', ' ', 'Alice',' ','good')"); conn.close(); catch(sqlexception e){ System.out.println(e.getMessage()); 51

Chapter 9: Objects and Classes

Chapter 9: Objects and Classes Java application Java main applet Web applet Runnable Thread CPU Thread 1 Thread 2 Thread 3 CUP Thread 1 Thread 2 Thread 3 ,,. (new) Thread (runnable) start( ) CPU (running) run ( ) blocked CPU sleep(