Java 2實(shí)用教程第6版PPT1第12章 多線程

博學(xué)谷——讓IT教學(xué)更簡(jiǎn)單，讓IT學(xué)習(xí)更有效PAGE12PAGE8黑馬程序員《Java基礎(chǔ)入門(mén)（第3版）》教學(xué)設(shè)計(jì)課程名稱：授課年級(jí)：授課學(xué)期：教師姓名：年月課題名稱第12章多線程計(jì)劃課時(shí)6課時(shí)教學(xué)引入多線程是提升程序性能非常重要的一種方式,也是Java編程中的一項(xiàng)重要技術(shù)。在程序設(shè)計(jì)中,多線程就是指一個(gè)應(yīng)用程序中有多條并發(fā)執(zhí)行的線索,每條線索都被稱作一個(gè)線程,它們會(huì)交替執(zhí)行,彼此可以通信。本章將針對(duì)Java中的多線程知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)講解。教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生了解進(jìn)程與線程,能夠說(shuō)出進(jìn)程與線程的區(qū)別。使學(xué)生掌握創(chuàng)建多線程的3種方式,能夠使用Thread類、Runnable接口和Callable接口實(shí)現(xiàn)多線程,并了解這3種創(chuàng)建多線程的方式的區(qū)別。使學(xué)生熟悉后臺(tái)線程的使用,能夠理解后臺(tái)線程用于做什么。使學(xué)生了解線程的生命周期及狀態(tài)轉(zhuǎn)換,能夠說(shuō)出線程的生命周期的6種狀態(tài)以及這6種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。使學(xué)生掌握操作線程的相關(guān)方法,學(xué)會(huì)正確使用線程的優(yōu)先級(jí)、休眠、合并、讓步和中斷操作。使學(xué)生掌握多線程的同步,能夠正確地使多線程同步。教學(xué)重點(diǎn)繼承Thread類創(chuàng)建多線程實(shí)現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建多線程Callable接口實(shí)現(xiàn)多線程線程休眠線程插隊(duì)線程安全同步代碼塊同步方法死鎖問(wèn)題教學(xué)難點(diǎn)線程的生命周期及狀態(tài)轉(zhuǎn)換線程安全教學(xué)方式課堂教學(xué)以PPT講授為主，并結(jié)合多媒體進(jìn)行教學(xué)教學(xué)過(guò)程第一課時(shí)（進(jìn)程、線程、繼承Thread類創(chuàng)建多線程、實(shí)現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建多線程、Callable接口實(shí)現(xiàn)多線程）一、復(fù)習(xí)鞏固教師通過(guò)上節(jié)課作業(yè)的完成情況，對(duì)學(xué)生吸收不好的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行再次鞏固講解。二、通過(guò)直接引入的方式導(dǎo)入新課對(duì)計(jì)算機(jī)用戶而言，計(jì)算機(jī)似乎能夠同時(shí)運(yùn)行的多個(gè)程序，進(jìn)而同時(shí)享受多個(gè)程序提供的多個(gè)功能。這些正在運(yùn)行的程序過(guò)程一般稱為進(jìn)程，進(jìn)程是程序的實(shí)體，進(jìn)程中可以同時(shí)執(zhí)行不同的任務(wù)，而執(zhí)行這些任務(wù)的稱為線程。在Java程序中可以同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)線程創(chuàng)建多線程的方式有繼承Thread類創(chuàng)建多線程、實(shí)現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建多線程、Callable接口實(shí)現(xiàn)多線程。本節(jié)將針對(duì)進(jìn)程、線程、繼承Thread類創(chuàng)建多線程、實(shí)現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建多線程、Callable接口實(shí)現(xiàn)多線程進(jìn)行詳細(xì)講解。三、新課講解知識(shí)點(diǎn)1-進(jìn)程教師通過(guò)PPT的方式講解進(jìn)程。什么是進(jìn)程：進(jìn)程（Process）是計(jì)算機(jī)中程序的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位，是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。多道程序設(shè)計(jì)：所謂多道程序設(shè)計(jì)，是指計(jì)算機(jī)允許多個(gè)相互獨(dú)立的程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存，在內(nèi)存的管理控制之下，相互之間穿插運(yùn)行。知識(shí)點(diǎn)2-線程教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解線程。什么是線程：在一個(gè)進(jìn)程中還可以有多個(gè)執(zhí)行單元同時(shí)運(yùn)行，這些執(zhí)行單元可以看作程序執(zhí)行的一條條線程。什么是多線程：所謂的多線程是指一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行過(guò)程中可以產(chǎn)生多個(gè)單線程，這些單線程程序在運(yùn)行時(shí)是相互獨(dú)立的，它們可以并發(fā)執(zhí)行。知識(shí)點(diǎn)3-繼承Thread類創(chuàng)建多線程教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解繼承Thread類創(chuàng)建多線程。通過(guò)案例演示兩個(gè)while循環(huán)的單線程執(zhí)行情況。通過(guò)案例演示繼承Thread類的方式創(chuàng)建多線程。通過(guò)兩個(gè)案例的執(zhí)行情況對(duì)比單線程和多線程的區(qū)別。知識(shí)點(diǎn)4-實(shí)現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建多線程教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解實(shí)現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建多線程。繼承Thread類實(shí)現(xiàn)多線程的弊端：Java只支持單繼承，一個(gè)類一旦繼承了某個(gè)父類就無(wú)法再繼承Thread類。實(shí)現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建多線程：Thread類提供一個(gè)構(gòu)造方法Thread(Runnable

target)，參數(shù)類型Runnable是一個(gè)接口，通過(guò)Thread(Runnable

target)構(gòu)造方法創(chuàng)建線程對(duì)象時(shí)，只需為該方法傳遞一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的對(duì)象。通過(guò)一個(gè)案例演示如何通過(guò)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的方式來(lái)創(chuàng)建多線程。知識(shí)點(diǎn)5-Callable接口實(shí)現(xiàn)多線程教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解Callable接口實(shí)現(xiàn)多線程。通過(guò)繼承Thread類和實(shí)現(xiàn)Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程的弊端：重寫(xiě)的run()方法沒(méi)有返回值，因此無(wú)法從新線程中獲取返回結(jié)果。通過(guò)一個(gè)案例演示實(shí)現(xiàn)Callable接口的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)多線程。四、歸納總結(jié)教師回顧本節(jié)課所講的內(nèi)容，并通過(guò)測(cè)試題的方式引導(dǎo)學(xué)生解答問(wèn)題并給予指導(dǎo)。五、布置作業(yè)教師通過(guò)高校教輔平臺(tái)（）布置本節(jié)課作業(yè)以及下節(jié)課的預(yù)習(xí)作業(yè)。第二課時(shí)（Thread類與Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程方式的對(duì)比、后臺(tái)線程、線程的生命周期及狀態(tài)轉(zhuǎn)換）一、復(fù)習(xí)鞏固教師通過(guò)上節(jié)課作業(yè)的完成情況，對(duì)學(xué)生吸收不好的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行再次鞏固講解。二、通過(guò)直接引入的方式導(dǎo)入新課多線程的實(shí)現(xiàn)方式有3種，其中Runnable接口和Callable接口實(shí)現(xiàn)多線程的方式基本相同，主要區(qū)別就是Callable接口中的方法有返回值而Runnable接口中的方法沒(méi)有返回值。通過(guò)繼承Thread類和實(shí)現(xiàn)Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程方式會(huì)有一定的區(qū)別，接下來(lái)將針對(duì)Thread類與Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程方式的對(duì)比進(jìn)行詳細(xì)講解。三、新課講解知識(shí)點(diǎn)1-Thread類與Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程方式的對(duì)比教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解Thread類與Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程方式的對(duì)比。通過(guò)繼承Thread類的方式創(chuàng)建多線程來(lái)演示售票。通過(guò)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的方式創(chuàng)建多線程來(lái)演示售票。知識(shí)點(diǎn)2-后臺(tái)線程教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解后臺(tái)線程。程序結(jié)束的情況：對(duì)Java程序來(lái)說(shuō)，只要還有一個(gè)前臺(tái)線程在運(yùn)行，這個(gè)進(jìn)程就不會(huì)結(jié)束，如果一個(gè)進(jìn)程中只有后臺(tái)線程運(yùn)行，這個(gè)進(jìn)程就會(huì)結(jié)束。后臺(tái)線程的創(chuàng)建：如果某個(gè)線程對(duì)象在啟動(dòng)之前執(zhí)行了setDaemon(true)語(yǔ)句，這個(gè)線程就變成一個(gè)后臺(tái)線程。通過(guò)案例演示當(dāng)程序只有后臺(tái)線程時(shí)就會(huì)結(jié)束的情況。知識(shí)點(diǎn)3-線程的生命周期及狀態(tài)轉(zhuǎn)換教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解線程的生命周期及狀態(tài)轉(zhuǎn)換。線程生命周期的基本狀態(tài)由6種，具體如下。新建狀態(tài)（New）：創(chuàng)建一個(gè)線程對(duì)象后，該線程對(duì)象就處于新建狀態(tài)。可運(yùn)行（Runnable）狀態(tài)：可運(yùn)行狀態(tài)也稱為就緒狀態(tài)。當(dāng)線程對(duì)象調(diào)用了start()方法后，該線程就進(jìn)入就緒狀態(tài)。鎖阻塞（Blocked）狀態(tài)：當(dāng)一個(gè)線程試圖獲取一個(gè)對(duì)象鎖,而該對(duì)象鎖被其他的線程持有時(shí),則該線程進(jìn)入鎖阻塞狀態(tài)無(wú)限等待（Waiting）狀態(tài)：具有等待時(shí)間的線程狀態(tài)。一個(gè)線程在等待另一個(gè)線程執(zhí)行一個(gè)（喚醒）動(dòng)作時(shí)，該線程進(jìn)入Waiting狀態(tài)。計(jì)時(shí)等待（Timed_Waiting）狀態(tài)：具有指定等待時(shí)間的等待線程的線程狀態(tài)。被終止（Teminated）狀態(tài)：終止線程的線程狀態(tài)。線程因?yàn)閞un()方法正常退出而死亡，或者因?yàn)闆](méi)有捕獲的異常終止了run()方法而完成執(zhí)行。線程各種狀態(tài)之間可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖參見(jiàn)下圖。四、歸納總結(jié)教師回顧本節(jié)課所講的內(nèi)容，并通過(guò)測(cè)試題的方式引導(dǎo)學(xué)生解答問(wèn)題并給予指導(dǎo)。五、布置作業(yè)第三課時(shí)（線程的優(yōu)先級(jí)、線程休眠、線程插隊(duì)、線程讓步、線程中斷）一、復(fù)習(xí)鞏固教師通過(guò)上節(jié)課作業(yè)的完成情況，對(duì)學(xué)生吸收不好的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行再次鞏固講解。二、通過(guò)需求引入的方式導(dǎo)入新課程序中的多個(gè)線程是并發(fā)執(zhí)行的，某個(gè)線程若想執(zhí)行，就必須要獲得CPU的使用權(quán)。JVM會(huì)按照特定的機(jī)制為程序中的每個(gè)線程分配CPU的使用權(quán)，這種機(jī)制被稱作線程的調(diào)度。通常情況下程序員不需要去關(guān)心計(jì)算機(jī)使用的是哪種調(diào)度模型，但在某些特定的需求下需要改變這種模式，由程序自己來(lái)控制CPU的調(diào)度。本節(jié)將針對(duì)線程的優(yōu)先級(jí)、線程休眠、線程插隊(duì)、線程讓步、線程中斷等線程調(diào)度進(jìn)行詳細(xì)講解三、新課講解知識(shí)點(diǎn)1-線程的優(yōu)先級(jí)教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解線程的優(yōu)先級(jí)。線程優(yōu)先級(jí)的表示方式具體如下。使用1~10之間的整數(shù)表示，數(shù)字越大優(yōu)先級(jí)越高。使用Thread類中提供的三個(gè)靜態(tài)常量表示線程的優(yōu)先級(jí)：MAX_PRIORITY表示線程的最高優(yōu)先級(jí)，值為10；MIN_PRIORITY表示線程的最低優(yōu)先級(jí)，值為1；NORM_PRIORITY表示線程的默認(rèn)優(yōu)先級(jí)，值為5。通過(guò)一個(gè)案例演示不同優(yōu)先級(jí)的兩個(gè)線程在程序中的運(yùn)行情況。知識(shí)點(diǎn)2-線程休眠教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解線程休眠。什么是線程休眠：線程休眠指讓當(dāng)前線程暫停執(zhí)行，從運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，將CPU資源讓給其他線程的一種調(diào)度方式。實(shí)現(xiàn)線程休眠的方式：可以調(diào)用線程的操作方法sleep()來(lái)實(shí)現(xiàn)線程休眠，sleep()方法是java.lang.Thread類中定義的靜態(tài)方法。通過(guò)案例演示sleep()方法在程序中的使用。知識(shí)點(diǎn)3-線程插隊(duì)教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解線程插隊(duì)。什么是線程插隊(duì)：線程插隊(duì)指將某個(gè)線程插入到當(dāng)前線程中，由兩個(gè)線程交替執(zhí)行變成兩個(gè)線程順序執(zhí)行，即一個(gè)線程執(zhí)行完畢之后再來(lái)執(zhí)行第二個(gè)線程。實(shí)現(xiàn)線程插隊(duì)的方式：可以通過(guò)調(diào)用線程對(duì)象的join()方法來(lái)實(shí)現(xiàn)線程插隊(duì)。通過(guò)一個(gè)案例演示join()方法在程序中的使用。通過(guò)一個(gè)案例演示join(longmillis)方法在程序中的使用。知識(shí)點(diǎn)4-線程讓步教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解線程讓步。什么是線程讓步：線程讓步是指在某個(gè)特定的時(shí)間點(diǎn)，讓線程暫停搶占CPU資源的行為，即從運(yùn)行狀態(tài)或就緒狀態(tài)到阻塞狀態(tài)，從而將CPU資源讓給其他線程使用。實(shí)現(xiàn)線程讓步的方式：線程讓步可以使用yield()方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)案例演示yield()方法在程序中的使用。知識(shí)點(diǎn)5-線程中斷教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解線程中斷。線程中斷的需求場(chǎng)景：例如當(dāng)用戶在執(zhí)行一次操作時(shí)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)問(wèn)題導(dǎo)致延遲，則對(duì)應(yīng)的線程對(duì)象就一直處于運(yùn)行狀態(tài)。如果用戶希望結(jié)束這個(gè)操作，即終止該線程，就要使用線程中斷機(jī)制了。Java中線程中斷有如下兩個(gè)常用方法：publicvoidinterrupt()publicbooleanisInterrupted()通過(guò)案例演示線程新建狀態(tài)下的線程中斷。通過(guò)案例演示演示線程運(yùn)行狀態(tài)（實(shí)例化線程對(duì)象，并啟動(dòng)該線程）下的線程中斷。四、歸納總結(jié)教師回顧本節(jié)課所講的內(nèi)容，并通過(guò)測(cè)試題的方式引導(dǎo)學(xué)生解答問(wèn)題并給予指導(dǎo)。五、布置作業(yè)教師通過(guò)高校教輔平臺(tái)（）布置本節(jié)課作業(yè)以及下節(jié)課的預(yù)習(xí)作業(yè)。第四課時(shí)（線程安全、同步代碼塊、同步方法）一、復(fù)習(xí)鞏固教師通過(guò)上節(jié)課作業(yè)的完成情況，對(duì)學(xué)生吸收不好的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行再次鞏固講解。二、通過(guò)情景引入的方式導(dǎo)入新課前面小節(jié)講解過(guò)多線程的并發(fā)執(zhí)行可以提高程序的效率，但是，當(dāng)多個(gè)線程訪問(wèn)共享資源時(shí)，也會(huì)引發(fā)一些安全問(wèn)題。例如，當(dāng)統(tǒng)計(jì)一個(gè)班級(jí)的學(xué)生數(shù)目時(shí)，如果有同學(xué)進(jìn)進(jìn)出出，則很難統(tǒng)計(jì)正確。為了解決這樣的問(wèn)題，需要實(shí)現(xiàn)多線程的同步，即限制共享資源在同一時(shí)刻只能被一個(gè)線程訪問(wèn)。本節(jié)將針對(duì)線程安全、同步代碼塊、同步方法進(jìn)行詳細(xì)講解。三、新課講解知識(shí)點(diǎn)1-線程安全教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解線程安全。線程安全問(wèn)題的情景：例如售票時(shí)一張票被打印多次，或者打印出的票號(hào)為0甚至負(fù)數(shù)。通過(guò)案例演示售票場(chǎng)景可能出現(xiàn)的線程安全問(wèn)題。知識(shí)點(diǎn)2-同步代碼塊教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解同步代碼塊。解決線程安全問(wèn)題：解決線程安全問(wèn)題，必須得保證任何時(shí)刻只能有一個(gè)線程訪問(wèn)共享資源。為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)線程處理同一個(gè)資源，在Java中提供了同步機(jī)制。當(dāng)多個(gè)線程使用同一個(gè)共享資源時(shí)，可以將處理共享資源的代碼放在一個(gè)使用synchronized關(guān)鍵字修飾的代碼塊中，這個(gè)代碼塊被稱作同步代碼塊。創(chuàng)建同步代碼塊的語(yǔ)法格式如下。synchronized(lock){操作共享資源代碼塊}通過(guò)案例演示使用同步代碼塊解決線程安全問(wèn)題。知識(shí)點(diǎn)3-同步方法教師通過(guò)PPT結(jié)合實(shí)際操作的方式講解同步方法。什么是同步方法：被synchronized關(guān)鍵字修飾的方法為同步方法。synchronized關(guān)鍵字修飾方法的具體語(yǔ)法格式如下。synchronized返回值類型方法名([參數(shù)1,...]){}通過(guò)案例演示使用同步方法解決線程安全問(wèn)題。四、歸納總結(jié)教師回顧本節(jié)課所講的內(nèi)容，并通過(guò)測(cè)試題的方式引導(dǎo)學(xué)生解答問(wèn)題并給予指導(dǎo)。五、布置作業(yè)教師通過(guò)高校教輔平臺(tái)（）布置本節(jié)課作業(yè)以及下節(jié)課的預(yù)習(xí)作業(yè)。第五課時(shí)（死鎖問(wèn)題、重入鎖）一、復(fù)習(xí)鞏固教師通過(guò)上節(jié)課作業(yè)的完成情況，對(duì)學(xué)生吸收不好的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行再次鞏固講解。二、通過(guò)場(chǎng)景引入的方式導(dǎo)入新課有這樣一個(gè)場(chǎng)景：一個(gè)中國(guó)人和一個(gè)美國(guó)人在一起吃飯，美國(guó)人拿了中國(guó)人的筷子，中國(guó)人拿了美國(guó)人的刀叉，兩個(gè)人開(kāi)始爭(zhēng)執(zhí)不休：中國(guó)人：“你先給我筷子，我再給你刀叉！”美國(guó)人：“你先給我刀叉，我再給你筷子！”……結(jié)果可想而知，兩個(gè)人都吃不到飯。這種現(xiàn)象在程序中稱為死鎖，除了死鎖，