Microsoft Word - 投影片ch15

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牧宿
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1 Java2 JDK5.0 教學手冊第三版洪維恩編著博碩文化出版書號 pg20210 第十五章多執行緒本章學習目標認識執行緒學習如何建立執行緒學習如何管理執行緒認識執行緒的同步處理

2 多執行緒認識執行緒多執行緒的機制可以同時執行多個程式區塊 app15_1 是單一執行緒的範例 : 01 // app15_1, 單一執行緒的範例 02 class CTest 03 { 04 private String id; 05 public CTest(String str) // 建構元, 設定資料成員 id 06 { 07 id=str; 08 } 09 public void run() // run() method 10 { 11 for(int i=0;i<4;i++) 12 { 13 for(int j=0;j< ;j++); // 空迴圈, 用來拖慢 14 行執行的速度 14 System.out.println(id+" is running.."); 15 } 16 } 17 }

3 多執行緒 public class app15_1 20 { 21 public static void main(string args[]) 22 { 23 CTest dog=new CTest("doggy"); 24 CTest cat=new CTest("kitty"); 25 dog.run(); 26 cat.run(); 27 } 28 } /* app15_1 OUTPUT 第 25 行用 dog 物件呼叫 run() method 的執行結果第 26 行用 cat 物件呼叫 run() method 的執行結果 */

4 多執行緒 15-4 啟動執行緒要啟動執行緒, 必須先準備好下列兩件事情 : (1) 此類別必須是延伸自 Thread 類別, 使自己成為它的子類別 (2) 執行緒的處理必須撰寫在 run() method 內

5 多執行緒 15-5 要使一類別可啟動執行緒, 必須用下列的語法來撰寫 : class 類別名稱 extends Thread // 從 Thread 類別延伸出子類別 { 類別裡的資料成員 ; 類別裡的 method; 修飾子 run() // 改寫 Thread 類別裡的 run() method { 以執行緒處理的程序 ; } } 格式執行緒之定義語法

6 多執行緒 15-6 以上述的觀念來重新撰寫 app15_1, 使它可以同時啟動多個執行緒 : 01 // app15_2, 啟動執行緒的範例 02 class CTest extends Thread // 從 Thread 類別延伸出子類別 CTest 03 { 04 private String id; 05 public CTest(String str) // 建構元, 設定成員 id 06 { 07 id=str; 08 } 09 public void run() // 改寫 Thread 類別裡的 run() method 10 { 11 for(int i=0;i<4;i++) 12 { 13 for(int j=0;j< ;j++);// 空迴圈, 用來拖慢 14 行執行的速度 14 System.out.println(id+" is running.."); 15 } 16 } 17 } public class app15_2 20 { 21 public static void main(string args[])

7 多執行緒 { 23 CTest dog=new CTest("doggy"); 24 CTest cat=new CTest("kitty"); 25 dog.start(); // 注意是呼叫 start(), 而不是 run() 26 cat.start(); // 注意是呼叫 start(), 而不是 run() 27 } 28 } /* app15_2 OUTPUT 第 26 行用 cat 物件呼叫 start() method 第 25 行用 dog 物件呼叫 start() method */

8 多執行緒 15-8 下圖為單一執行緒與兩個執行緒的執行流程比較 : 單一執行緒兩個執行緒 dog.run() cat.run() dog.start() cat.start() app15_1.java 執行完 dog.run() 之後, 再執行 cat.run() app15_2.java 由 start() 啟動執行緖, 因而 dog 和 cat 物件的 run() 會同時被執行

9 多執行緒實作 Runnable 介面來建立執行緒如果類別本身已經繼承了某個父類別, 可以利用實作 Runnable 介面的方式建立執行緒 Runnable 介面裡宣告了抽象的 run() method, 因此把處理執行緒的程式碼放在 run() 裡就可以建立執行緒

10 多執行緒下面的實例說明了 Runnable 介面的使用 : 01 // app15_3, 實作 Runnable 介面來建立執行緒 02 class CTest implements Runnable // 由 CTest 類別實作 Runnable 介面 03 { 04 private String id; 05 public CTest(String str) // 建構元, 設定成員 id 06 { 07 id=str; 08 } 09 public void run() // 詳細定義 runnable() 介面裡的 run() method 10 { 11 for(int i=0;i<4;i++) 12 { 13 for(int j=0;j< ;j++);// 空迴圈, 用來拖慢 14 行執行的速度 14 System.out.println(id+" is running.."); 15 } 16 } 17 } public class app15_3 20 { 21 public static void main(string args[])

11 多執行緒 { 23 CTest dog=new CTest("doggy"); 24 CTest cat=new CTest("kitty"); 25 Thread t1=new Thread(dog); // 產生 Thread 類別的物件 t1 26 Thread t2=new Thread(cat); // 產生 Thread 類別的物件 t2 27 t1.start(); // 用 t1 啟動執行緒 28 t2.start(); // 用 t2 啟動執行緒 29 } 30 } /* app15_3 OUTPUT 第 28 行用 t2 物件呼叫 run() method 第 27 行用 t1 物件呼叫 run() method */

12 多執行緒執行緒的管理執行緒的生命週期每一個執行緒, 在其產生和銷毀之前, 均會處於下列四種狀態之一 : 新產生的 (newly created) 可執行的 (runnable) 被凍結的 (blocked) 銷毀的 (dead)

13 多執行緒執行緒狀態的轉移與 method 之間的關係可由下圖來表示 : 新產生的執行緒 start() 可執行的執行緒 wait() sleep() notify() sleep() 結束被凍結的執行緒 run() 結束銷毀的執行緒

14 多執行緒新產生的執行緒用 new Thread() 建立物件時可執行的狀態當 start() method 啟動執行緒時, 執行緒便進入可執行的狀態被凍結的狀態發生下列的事件時, 凍結狀態的執行緒便產生 : 1. 該執行緒呼叫物件的 wait() method 2. 該執行緒本身呼叫 sleep() method 3. 該執行緒和另一個執行緒 join() 在一起銷毀的狀態當 run() method 執行結束, 或是由執行緒呼叫它的 stop() method 時

15 多執行緒讓執行緒小睡片刻下面是 sleep() method 的使用範例 : 01 // app15_4, sleep() method 的示範 02 class CTest extends Thread // 從 Thread 類別延伸出子類別 03 { 04 private String id; 05 public CTest(String str) // 建構元, 設定成員 id 06 { 07 id=str; 08 } 09 public void run() // 改寫 Thread 類別裡的 run() method 10 { 11 for(int i=0;i<4;i++) 12 { 13 try 14 { 15 sleep((int)(1000*math.random())); 16 } 17 catch(interruptedexception e){} 18 System.out.println(id+" is running.."); 19 } 20 } sleep() method 必須寫在 try-catch 區塊裡

16 多執行緒 } public class app15_4 24 { 25 public static void main(string args[]) 26 { 27 CTest dog=new CTest("doggy"); 28 CTest cat=new CTest("kitty"); 29 dog.start(); 30 cat.start(); 31 } 32 } /* app15_4 OUTPUT 第 30 行用 cat 物件呼叫 start() method 第 29 行用 dog 物件呼叫 start() method */

17 多執行緒等待執行緒在兩個執行緒啟動之後, 再加上一行列印字串的範例, 結果會怎樣呢? 01 // app15_5, 執行緒排程的設計 ( 一 ) 02 // 將 app15_4 的 CTest 類別置於此處 03 public class app15_5 04 { 05 public static void main(string args[]) 06 { 07 CTest dog=new CTest("doggy"); 08 CTest cat=new CTest("kitty"); 09 dog.start(); // 用 dog 物件來啟動執行緒 10 cat.start(); // 用 cat 物件來啟動執行緒 11 System.out.println("main() method finished"); 12 } 13 } /* app15_5 OUTPUT main() method finished */

18 多執行緒下面是執行緒排程設計的範例 : 01 // app15_6, 執行緒排程的設計 ( 二 ) 02 // 將 app15_4 的 CTest 類別置於此處 03 public class app15_6 04 { 05 public static void main(string args[]) 06 { 07 CTest dog=new CTest("doggy"); 08 CTest cat=new CTest("kitty"); dog.start(); // 啟動 dog 執行緒 11 try 12 { 13 dog.join(); // 限制 dog 執行緒結束後才能往下執行 14 cat.start(); // 啟動 cat 執行緒 15 cat.join(); // 限制 cat 執行緒結束後才能往下執行 16 } 17 catch(interruptedexception e){} 18 System.out.println("main() method finished"); 19 } 20 } join() 必須寫在 try-catch 區塊裡

19 多執行緒 /* app15_6 OUTPUT 先執行 dog 執行緒再執行 cat 執行緒 main() method finished 最後再執行第 18 行的敘述 */

20 多執行緒同步處理如果兩個執行緒共用一個變數, 且其中一個執行緒在 run() method 還沒結束前, 另一個執行緒已開始啟動, 可能會造成錯誤, 如下面的範例 : 01 // app15_7, 沒有同步處理的執行緒 02 class CBank 03 { 04 private static int sum=0; 05 public static void add(int n) 06 { 07 int tmp=sum; 08 tmp=tmp+n; // 累加匯款總額 09 try 10 { 11 Thread.sleep((int)(1000*Math.random())); // 小睡 0~1 秒鐘 12 } 13 catch(interruptedexception e){} 14 sum=tmp; 15 System.out.println("sum= "+sum); 16 } 17 } 18 class CCustomer extends Thread // CCustomer 類別, 繼承自 Thread 類別

21 多執行緒 { 20 public void run() // run() method 21 { 22 for(int i=1;i<=3;i++) 23 CBank.add(100); // 將 100 元分三次匯入 24 } 25 } 26 public class app15_7 27 { 28 public static void main(string args[]) 29 { 30 CCustomer c1=new CCustomer(); 31 CCustomer c2=new CCustomer(); 32 c1.start(); 33 c2.start(); 34 } 35 } /* app15_7 OUTPUT----( 沒有加 synchronized 的執行結果 ) sum= 100 sum= 100 sum= 200 sum= 300 sum= 200 sum= */

22 多執行緒下圖顯示了造成錯誤的原因 : 處理 c1 執行緒的 add() tmp=sum=0 tmp=tmp+n=100 sum=tmp=100 sum=0 sum=100 sum=0 處理 c2 執行緒的 add() sum=100 tmp=sum=0 tmp=tmp+n=100 sum=tmp=100 在正常的情況下, 應處理完 c1 執行緒之後, 再接著處理 c2 執行緒尚未處理完 c1 執行緒便接著處理 c2 執行緒, 因此導致共同變數寫入的錯誤

23 多執行緒利用 synchronized 關鍵字即可修正前敘的錯誤 : 05 public synchronized static void add(int n) 06 { 在 add() method 之前加上 17 } synchronized 關鍵字程式執行的結果應如下所示 : /* app15_7 OUTPUT----( 加上 synchronized 的執行結果 ) sum= 100 sum= 200 sum= 300 sum= 400 sum= 500 sum= */

24 多執行緒 15-24

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Microsoft Word - 投影片ch11 Java2 JDK5.0 教學手冊第三版洪維恩編著博碩文化出版書號 pg20210 第十一章抽象類別與介面本章學習目標認識抽象類別學習介面的使用認識多重繼承與介面的延伸抽象類別與介面 11-2 11.1 抽象類別抽象類別的目的是要依據它的格式來修改並建立新的類別 11.1.1 定義抽象類別定義抽象類別的語法如下 : abstract class 類別名稱 { 宣告資料成員 ; // 定義抽象類別