面向对象程序设计实验七-线程.doc

实验七 线程
云南大学信息学院 面向对象技术导论 java程序设计大学教程 实验

【开发语言及实现平台或实验环境】
Windows2000 或XP，JDK1.6与Jcreator4.0
【实验目的】
1. 理解线程的基本概念、优先级、生命周期等。
2. 掌握线程的一般创建与使用方法（Thread类与Runnable接口）。
3. 了解线程间的通信、多线程的同步等编程机制。
【实验要求】
1. 运行上课讲解的例子；
2. 完成下列实验内容。
【实验内容】
一、读懂并执行下列程序，理解Java中的多线程机制。
1. 运行下面的程序，理解用创建Thread子类的方法实现多线程。
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((int)(Math.random() * 1000));
} catch (InterruptedException e) {}
}
System.out.println("DONE! " + getName());
}
}
public class TwoThreadsTest {
public static void main (String[] args) {
new SimpleThread("Go to Beijing ").start();
new SimpleThread("Stay here!!").start();
}
}
问题：
(1) 程序的运行结果和功能分别是什么？
(2) 如果程序中去掉try-catch语句，程序是否仍能正常运行？
(3) Thread子类是如何实现多线程机制的？
(4) 如果希望执行三个线程，再显示“Go to Shanghai ”，程序如何修改？比较显示次序，是否相同。为什么会有这样的现象？
答：
1：运行结果：

功能：创建两个线程并打印做检测
2：去掉后程序能够正常运行但是运行的速度加快，即线程没有了等待时间。
3：在编写复杂程序时相关的类可能已经继承了某个基类，而Java不支持多继承，在这种情况下，便需要通过实现Runnable接口来生成多线程
用到Thread类的构造方法
public Thread(Runnable target);
//构造一个新的线程对象，以一个实现Runnable接口的类的对象为参数。默认名为Thread-n，n是从0开始递增的整数。
4：首先在函数TwoThreadsTest添加一个线程即是添加语句new SimpleThread("Go to Qinghai ").start();和System.out.println(“Go to Shanghai”);即可由于学校的机器是四核的无法完成下面的操作！

2. 运行下面的程序，理解用实现Runnable接口的方法实现多线程。
//这是一个时钟Applet，它显示当前时间并逐秒进行更新。
import java.awt.*;
import java.applet.*;
import java.util.*;
public class Clock extends Applet implements Runnable{
Thread clockThread;
public void start(){
if(clockThread==null){
clockThread=new Thread(this,"Clock");
clockThread.start();
}
}
public void run(){
while(clockThread !=null){
repaint();
try{
clockThread.sleep(1000);
}catch(InterruptedException e){}
}
}
public void paint(Graphics g){
Date now=new Date();
g.drawString(now.getHours()+";"+now.getMinutes()+";"
+now.getSeconds(),5,10);
}
public void stop(){
clockThread.stop();
clockThread=null;
}
}
问题：
(1) 在什么情况下一般要通过实现runnable接口实现线程机制？
(2) 程序的运行结果和功能分别是什么？
(3) Runnable接口是如何实现多线程机制的？
(4) 程序中是通过什么方法如何实现逐秒更新显示时间的？
答：（1）在编写复杂程序时相关的类可能已经继承了某个基类，而Java不支持多继承，在这种情况下，便需要通过实现Runnable接口来生成多线程
（2） 结果：
功能：该程序是一个时钟Applet，它显示当前时间并逐秒进行更新。
（3）定义一个实现java.lang.Runnable接口的类，并在该类中定义Runnable接口的run()方法，同样，该run()方法是线程执行的起点。
（4）程序通过调用clockThread.sleep()方法通过控改变sleep()里面的内容来实现逐秒更新显示时间。

3. 运行下面的程序，理解线程的同步。
//程序使用同步块
class Callme{
void call(String msg){
System.out.print("[" + msg );
try{
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e){
System.out.println("Interrupted");
}
System.out.println("]");
}
}
class Caller implements Runnable{
String msg;
Callme target;
Thread t;
public Caller(Callme targ, String s){
target = targ;
msg = s;
t = new Thread(this);
t.start();
}
//同步调用call（）方法
public void run(){
synchronized(target){//同步块
target.call(msg);
}
}
}
class Java2{
public static void main(String args[]){
Callme target = new Callme();
Caller ob1 = new Caller(target,"Hello");
Caller ob2 = new Caller(target,"Synchronized");
Caller ob3 = new Caller(target,"World");
//等待线程结束
try{
ob1.t.join();
ob2.t.join();
ob3.t.join();
} catch(InterruptedException e){
System.out.println("Interrupted");
}
}
}
问题：
(1) 程序的运行结果和功能分别是什么？
(2) 程序中如何实现线程的同步？
(3) 去掉程序中的synchronized关键字，运行结果如何？
答：
1：运行结果

功能：创建三个线程，检测线程同步。
2 碰到多个线程对同一资源进行访问的情况，这时，就需要协调: 每个对象都只有一个“锁”与之相连，利用多线程对其的争夺可实现线程间的互斥操作。
当线程A获得了一个对象的锁后，线程B必须等待线程A完成规定的操作、并释放出锁后，才能获得该对象的锁，并执行线程B中的操作。
利用synchronized首先判断对象的锁是否在，如果在就获得锁，然后就可以执行紧随其后的代码段；如果对象的锁不在（已被其他线程拿走），就进入等待状态，直到获得锁
3：去掉关键字后无运行结果。运行结果为空，三个线程均不被执行。

4. 运行下面的程序，理解线程间的通信。
import java.lang.Runnable;
import java.lang.Thread;
public class DemoThread1 implements Runnable{
public DemoThread1() {
TestThread testthread1 = new TestThread(this,"1");
TestThread testthread2 = new TestThread(this,"2");
testthread2.start();
testthread1.start();
}
public static void main(String[] args) {
DemoThread1 demoThread1 = new DemoThread1();
}
public void run(){
TestThread t = (TestThread) Thread.currentThread();
try{
if (!t.getName().equalsIgnoreCase("1")) {
synchronized(this) { wait();}
}
while(true){
System.out.println("@thread"+ t.getName()+ "="+ t.increaseTime());
if(t.getTime()%10 == 0)
{ synchronized(this)
{ System.out.println("*********change thread**********");
this.notifyAll();
if ( t.getTime()==20 ) break;
wait();
}
}
}
}catch(Exception e){e.printStackTrace();}
}
}
class TestThread extends Thread{
private int time = 0 ;
public TestThread(Runnable r,String name){
super(r,name);
}
public int getTime(){
return time;
}
public int increaseTime (){
return ++time;
}
}
问题：
(1) 程序的运行结果和功能分别是什么？
(2) 程序是如何实现线程通信的？可否通过其他方法进行线程间的通信？
(3) 程序中如果去掉notify();语句，程序运行结果会怎样？为什么？
(4) synchronized(this)；语句的作用是什么？如果去掉此语句，能否实现线程间的通信？为什么？
答：
(1)程序结果：

功能：创建两个线程并notify();方法和synchronized 关键词，实现线程的同步
（2）程序是通过使用java.lang.Object 类的wait()方法为线程间的通讯提供了有效手段。可以调用notify或notifyAll方法来实现。
(3)
程序结果：
理由：在实际的多线程编程中，会碰到多个线程对同一资源进行访问的情况，这时，就需要协调，这种协调机制实现线程的同步，而notify();语句就是唤醒一个等待的线程，本线程继续执行来实现线程的同步。
（4）synchronized(this)；语句的作用是：首先判断对象的锁是否在，如果在就获得锁，然后就可以执行紧随其后的代码段；如果对象的锁不在（已被其他线程拿走），就进入等待状态，直到获得锁。如果去掉此语句，不能实现线程间的通信。理由：会碰到程序中两个线程对同一资源进行访问的情况，去掉此语句该线程无法获得锁，从而进入等待状态，是程序出现异常。

二、编写下列程序。
模拟一个电子时钟，它可以在任何时候被启动或停止，并可独立运行。这个类称为Clock类，它继承Label类。Label类有一个Thread类型的clock域，以及start()、stop()和run()方法。在run()方法的while循环中，每隔1秒就把系统时间显示在label文本。构造方法初始化时，把label设为系统的当前时间。
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.util.*;
import java.text.*;
public class Main extends JFrame {
Clock clock1,clock2;
public Main()
{
clock1=new Clock();
clock2=new Clock();
this.add(clock1);
this.add(clock2);
this.setBounds(100, 100, 400, 400);
this.setLayout(new FlowLayout());
this.setVisible(true);
addWindowListener(new WindowAdapter(){
public void windowClosing(WindowEvent e) {
System.exit(0);
}
});

}
public static void main(String[] args) {
Main f=new Main();

}

}

class Clock extends JPanel implements ActionListener, Runnable {
private JTextField abc = new JTextField(20);
Thread t;

private boolean pause = false;

private JButton a = new JButton("暂停");

private long time1 = System.currentTimeMillis();

Clock() {
a.addActionListener(this);
this.add(abc);
this.add(a);
t=new Thread(this);
t.start();
}

public void actionPerformed(ActionEvent e) {
pause = !pause;
if (!pause)
a.setText("暂停");
else
a.setText("开始");

}

public void run() {
while (true) {
try {
Thread.currentThread().sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
}
if (!pause) {
time1 = time1 + 1000;
Date dtTime = new Date(time1);
abc.setText(dtTime.toString());

}
}
}

}

实验结果 ：