201871010104-陈园园《面向对象程序设计（java）》第十六周学习总结

                                                                       201871010104-陈园园《面向对象程序设计（java）》第十六周学习总结

项目	内容
这个作业属于哪个课程	https://www.cnblogs.com/nwnu-daizh/
这个作业要求在哪里	https://www.cnblogs.com/lily-2018/p/11441372.html
作业学习目标	(1) 掌握Java应用程序的打包操作； (2) 掌握线程概念； (3) 掌握线程创建的两种技术。

第一部分：总结理论知识

                    线程的组成

                    线程ID：线程标识符。

• 当前指令指针（PC）：指向要执行的指令。

  寄存器集合：存储单元寄存器的集合。

  堆栈：暂时存放数据和地址，一般用来保护断点和现场。

  线程与进程区别

  线程和进程之间的区别，我觉得可以用这个例子来看出两者的不同，进程就是一栋房子，房子住着 3 个人，线程就是住在房子里的人。进程是一个独立的个体，有自己的资源，线程是在进程里的，多个线程共享着进程的资源。

  线程状态

  我们看到 Java 源代码里面，线程状态的枚举有如下 6 个。

  public enum State {
  
   //新建状态
   NEW,
  
   //运行状态
   RUNNABLE,
  
   //阻塞状态
   BLOCKED,
  
   //等待状态
   WAITING,
  
   //等待状态（区别在于这个有等待的时间）
   TIMED_WAITING,
  
   //终止状态
   TERMINATED;
  }
  

  下面给这 6 个状态一一做下解释。

  NEW：新建状态。在创建完 Thread ，还没执行 start() 之前，线程的状态一直是 NEW。可以说这个时候还没有真正的一个线程映射着，只是一个对象。

  RUNNABLE：运行状态。线程对象调用 start() 之后，就进入 RUNNABLE 状态，该状态说明在 JVM 中有一个真实的线程存在。

  BLOCKED：阻塞状态。线程在等待锁的释放，也就是等待获取 monitor 锁。

  WAITING：等待状态。线程在这个状态的时候，不会被分配 CPU，而且需要被显示地唤醒，否则会一直等待下去。

  TIMED_WAITING：超时等待状态。这个状态的线程也一样不会被分配 CPU，但是它不会无限等待下去，有时间限制，时间一到就停止等待。

  TERMINATED：终止状态。线程执行完成结束，但不代表这个对象已经没有了，对象可能还是存在的，只是线程不存在了。

  线程既然有这么多个状态，那肯定就有状态机，也就是在什么情况下 A 状态会变成 B 状态。下面就来简单描述一下。

  结合下图，我们 new 出线程类的时候，就是 NEW 状态，调用 start() 方法，就进入了 RUNNABLE 状态，这时如果触发等待，则进入了 WAITING 状态，如果触发超时等待，则进入 TIMED_WAITING 状态，当访问需要同步的资源时，则只有一个线程能访问，其他线程就进入 BLOCKED 状态，当线程执行完后，进入 TERMINATED 状态。

  线程的组成

  线程ID：线程标识符。

  当前指令指针（PC）：指向要执行的指令。

  寄存器集合：存储单元寄存器的集合。

  堆栈：暂时存放数据和地址，一般用来保护断点和现场。

  线程与进程区别

  线程和进程之间的区别，我觉得可以用这个例子来看出两者的不同，进程就是一栋房子，房子住着 3 个人，线程就是住在房子里的人。进程是一个独立的个体，有自己的资源，线程是在进程里的，多个线程共享着进程的资源。

  线程状态

  我们看到 Java 源代码里面，线程状态的枚举有如下 6 个。

  public enum State {
  
   //新建状态
   NEW,
  
   //运行状态
   RUNNABLE,
  
   //阻塞状态
   BLOCKED,
  
   //等待状态
   WAITING,
  
   //等待状态（区别在于这个有等待的时间）
   TIMED_WAITING,
  
   //终止状态
   TERMINATED;
  }
  

  下面给这 6 个状态一一做下解释。

  NEW：新建状态。在创建完 Thread ，还没执行 start() 之前，线程的状态一直是 NEW。可以说这个时候还没有真正的一个线程映射着，只是一个对象。

  RUNNABLE：运行状态。线程对象调用 start() 之后，就进入 RUNNABLE 状态，该状态说明在 JVM 中有一个真实的线程存在。

  BLOCKED：阻塞状态。线程在等待锁的释放，也就是等待获取 monitor 锁。

  WAITING：等待状态。线程在这个状态的时候，不会被分配 CPU，而且需要被显示地唤醒，否则会一直等待下去。

  TIMED_WAITING：超时等待状态。这个状态的线程也一样不会被分配 CPU，但是它不会无限等待下去，有时间限制，时间一到就停止等待。

  TERMINATED：终止状态。线程执行完成结束，但不代表这个对象已经没有了，对象可能还是存在的，只是线程不存在了。

  线程既然有这么多个状态，那肯定就有状态机，也就是在什么情况下 A 状态会变成 B 状态。下面就来简单描述一下。

  结合下图，我们 new 出线程类的时候，就是 NEW 状态，调用 start() 方法，就进入了 RUNNABLE 状态，这时如果触发等待，则进入了 WAITING 状态，如果触发超时等待，则进入 TIMED_WAITING 状态，当访问需要同步的资源时，则只有一个线程能访问，其他线程就进入 BLOCKED 状态，当线程执行完后，进入 TERMINATED 状态。 

 Java 中如何创建一个线程

继承 Thread 类，重写 run() 方法。

class MyThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyThread");
    }

}

实现 Runnable 接口，实现 run() 方法。

class MyRunnable implements Runnable {

    public void run() {
        System.out.println("MyRunnable");
    }

}

　　这 2 种线程的启动方式也不一样。MyThread 是一个线程类，所以可以直接 new 出一个对象出来，接着调用 start() 方法来启动线程；而 MyRunnable 只是一个普通的类，需要 new 出线程基类 Thread 对象，将 MyRunnable 对象传进去。

线程在Running的过程中可能会遇到阻塞(Blocked)情况：

• 调用join()和sleep()方法，sleep()时间结束或被打断，join()中断,IO完成都会回到Runnable状态，等待JVM的调度。
• 调用wait()，使该线程处于等待池(wait blocked pool),直到notify()/notifyAll()，线程被唤醒被放到锁定池(lock blocked pool )，释放同步锁使线程回到可运行状态（Runnable）
• 对Running状态的线程加同步锁(Synchronized)使其进入(lock blocked pool ),同步锁被释放进入可运行状态(Runnable)。

1.实现Runnable接口，重载run()，无返回值，Runnable接口的存在主要是为了解决Java中不允许多继承的问题。

2.继承Thread类，重写run()，通过调用Thread的start()会调用创建线程的run()，不同线程的run方法里面的代码交替执行。但由于Java不支持多继承.因此继承Thread类就代表这个子类不能继承其他类.

• 同步：synchronized，同步的概念就是共享，只需要针对共享的资源，才需要考虑同步。

 线程同步，是指线程之间所具有的一种制约关系，一个线程的执行依赖另一个线程的消息，当它没有得到另一个线程的消息时应等待，直到消息到达时才被唤醒。

线程中断机制是一种协作机制，也就是说通过中断并不能直接终止另一个线程，而需要被中断的线程自己处理。

三个中断方法：

1、interrupt()

2、isInterrupted():方法唯一的作用只是测试线程是否已经中断。

3、interrupted()：方法的作用是测试当前线程是否已经中断，线程的中断标识位由该方法清除。

线程终止：

1、使用 volatile 关键字修饰 变量的方式终止

2、使用 interrupt() 方式终止

3、Stop 方法终止

可以直接使用thread.stop()来强行终止线程，但是stop方法是很危险的，就象突然关闭计算机电源，而不是按正常程序关机一样，可能会产生不可预料的结果。

线程处于阻塞状态
线程处于阻塞状态，如使用了sleep,同步锁的wait,socket中的receiver,accept等方法时，会使线程处于阻塞状态。当调用线程的interrupt()方法时，会抛出InterruptException异常。阻塞中的那个方法抛出这个异常，通过代码捕获该异常，然后break跳出循环状态，从而让我们有机会结束这个线程的执行。

第二部分：实验测试

实验1： 导入第13章示例程序，测试程序并进行代码注释。

测试程序1

1） 在elipse IDE中调试运行教材585页程序13-1，结合程序运行结果理解程序；

2）将所生成的JAR文件移到另外一个不同的目录中，再运行该归档文件，以便确认程序是从JAR文件中，而不是从当前目录中读取的资源。

掌握创建JAR文件的方法；

import java.awt.*;
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
import javax.swing.*;

/**
 * @version 1.41 2015-06-12
 * @author Cay Horstmann
 */
public class ResourceTest
{
   public static void main(String[] args)
   {
      EventQueue.invokeLater(() -> {
         JFrame frame = new ResourceTestFrame();
         frame.setTitle("ResourceTest");
         frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
         frame.setVisible(true);
      });
   }
}

/**
 * A frame that loads image and text resources.
 */
class ResourceTestFrame extends JFrame
{
   private static final int DEFAULT_WIDTH = 300;
   private static final int DEFAULT_HEIGHT = 300;//定义窗口宽和高

   public ResourceTestFrame()//构造器
   {
      setSize(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);
      URL aboutURL = getClass().getResource("about.gif");//URL来指向about.gif资源地址
      Image img = new ImageIcon(aboutURL).getImage();//利用about.gif图像文件制作图标，在找到ResourceTest类的地方查找about.gif文件
      setIconImage(img);

      JTextArea textArea = new JTextArea();//创建文本区
      InputStream stream = getClass().getResourceAsStream("about.txt");//读取about.txt文件
      try (Scanner in = new Scanner(stream, "UTF-8"))
      {
         while (in.hasNext())
            textArea.append(in.nextLine() + "
");
      }
      add(textArea);
   }
}

运行结果：

测试程序2：

1）在elipse IDE中调试运行ThreadTest，结合程序运行结果理解程序；

2） 掌握线程概念；

3） 掌握用Thread的扩展类实现线程的方法；

4）利用Runnable接口改造程序，掌握用Runnable接口创建线程的方法。

class Lefthand extends Thread { 
   public void run()
   {
       for(int i=0;i<=5;i++)
       {  System.out.println("You are Students!");
           try{   sleep(500);   }
           catch(InterruptedException e)
           { System.out.println("Lefthand error.");}    
       } 
  } 
}
class Righthand extends Thread {
    public void run()
    {
         for(int i=0;i<=5;i++)
         {   System.out.println("I am a Teacher!");
             try{  sleep(300);  }
             catch(InterruptedException e)
             { System.out.println("Righthand error.");}
         }
    }
}
public class ThreadTest 
{
     static Lefthand left;
     static Righthand right;
     public static void main(String[] args)
     {     left=new Lefthand();
           right=new Righthand();
           left.start();
           right.start();
     }
}

　运行结果：

　

测试程序3：

1）在Elipse环境下调试教材625页程序14-1、14-2 、14-3，结合程序运行结果理解程序；

2） 在Elipse环境下调试教材631页程序14-4，结合程序运行结果理解程序；

3）对比两个程序，理解线程的概念和用途；

4）掌握线程创建的两种技术。

import java.awt.*;
import java.util.*;
import javax.swing.*;

/**
 * The component that draws the balls.
 * @version 1.34 2012-01-26
 * @author Cay Horstmann
 */
public class BallComponent extends JPanel
{
   private static final int DEFAULT_WIDTH = 450;
   private static final int DEFAULT_HEIGHT = 350;

   private java.util.List<Ball> balls = new ArrayList<>();

   /**
    * Add a ball to the component.
    * @param b the ball to add
    */
   public void add(Ball b)
   {
      balls.add(b);
   }

   public void paintComponent(Graphics g)
   {
      super.paintComponent(g); // 擦除背景
      Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;
      for (Ball b : balls)
      {
         g2.fill(b.getShape());
      }
   }
   
   public Dimension getPreferredSize() 
  { 
       return new Dimension(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT); }
}

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;

/**
 * Shows an animated bouncing ball.
 * @version 1.34 2015-06-21
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Bounce
{
   public static void main(String[] args)
   {
      EventQueue.invokeLater(() -> {
         JFrame frame = new BounceFrame();
         frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
         frame.setVisible(true);
      });
   }
}

/**
 * The frame with ball component and buttons.
 */
class BounceFrame extends JFrame
{
   private BallComponent comp;
   public static final int STEPS = 1000;
   public static final int DELAY = 3;

   /**
    * Constructs the frame with the component for showing the bouncing ball and
    * Start and Close buttons
    */
   public BounceFrame()
   {
      setTitle("Bounce");
      comp = new BallComponent();
      add(comp, BorderLayout.CENTER);//使用边框布局管理器使其显示在窗口中心位置
      JPanel buttonPanel = new JPanel();
      addButton(buttonPanel, "Start", event -> addBall());//在窗口添加两个按钮
      addButton(buttonPanel, "Close", event -> System.exit(0));
      add(buttonPanel, BorderLayout.SOUTH);//使用边框布局管理器使其显示在窗口下方位置
      pack();
   }

   /**
    * Adds a button to a container.
    * @param c the container
    * @param title the button title
    * @param listener the action listener for the button
    */
   public void addButton(Container c, String title, ActionListener listener)
   {
      JButton button = new JButton(title);
      c.add(button);
      button.addActionListener(listener);
   }

   /**
    * Adds a bouncing ball to the panel and makes it bounce 1,000 times.
    */
   public void addBall()
   {
      try
      {
         Ball ball = new Ball();
         comp.add(ball);

         for (int i = 1; i <= STEPS; i++)
         {
            ball.move(comp.getBounds());
            comp.paint(comp.getGraphics());
            Thread.sleep(DELAY);
         }
      }
      catch (InterruptedException e)
      {
      }
   }
}

import java.awt.geom.*;

/**
 * A ball that moves and bounces off the edges of a rectangle
 * @version 1.33 2007-05-17
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Ball
{
   private static final int XSIZE = 15;
   private static final int YSIZE = 15;
   private double x = 0;
   private double y = 0;
   private double dx = 1;
   private double dy = 1;

   /**
    * 将球移动到下一个位置，如果球碰到其中一条边，则反向移动
    */
   public void move(Rectangle2D bounds)
   {
      x += dx;
      y += dy;
      if (x < bounds.getMinX())
      {
         x = bounds.getMinX();
         dx = -dx;
      }
      if (x + XSIZE >= bounds.getMaxX())
      {
         x = bounds.getMaxX() - XSIZE;
         dx = -dx;
      }
      if (y < bounds.getMinY())
      {
         y = bounds.getMinY();
         dy = -dy;
      }
      if (y + YSIZE >= bounds.getMaxY())
      {
         y = bounds.getMaxY() - YSIZE;
         dy = -dy;
      }
   }

   /**
    *获取球在当前位置的形状。
    */
   public Ellipse2D getShape()
   {
      return new Ellipse2D.Double(x, y, XSIZE, YSIZE);
   }
}

　　运行结果：

package bounceThread;

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;

import javax.swing.*;

/**
 * Shows animated bouncing balls.
 * @version 1.34 2015-06-21
 * @author Cay Horstmann
 */
public class BounceThread
{
   public static void main(String[] args)
   {
      EventQueue.invokeLater(() -> {
         JFrame frame = new BounceFrame();
         frame.setTitle("BounceThread");
         frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
         frame.setVisible(true);
      });
   }
}

/**
 * The frame with panel and buttons.
 */
class BounceFrame extends JFrame
{
   private BallComponent comp;
   public static final int STEPS = 1000;
   public static final int DELAY = 5;


   /**
    * Constructs the frame with the component for showing the bouncing ball and
    * Start and Close buttons
    */
   public BounceFrame()
   {
      comp = new BallComponent();
      add(comp, BorderLayout.CENTER);//使用边框布局管理器将它放在窗口的中心位置
      JPanel buttonPanel = new JPanel();
      addButton(buttonPanel, "Start", event -> addBall());
      addButton(buttonPanel, "Close", event -> System.exit(0));
      add(buttonPanel, BorderLayout.SOUTH);//使用边框布局管理器将它放在窗口的中心位置
      pack();
   }

   /**
    * Adds a button to a container.
    * @param c the container
    * @param title the button title
    * @param listener the action listener for the button
    */
   public void addButton(Container c, String title, ActionListener listener)
   {
      JButton button = new JButton(title);
      c.add(button);
      button.addActionListener(listener);
   }

   /**
    * Adds a bouncing ball to the canvas and starts a thread to make it bounce
    */
   public void addBall()
   {
      Ball ball = new Ball();
      comp.add(ball);
      Runnable r = () -> { 
         try
         {  
            for (int i = 1; i <= STEPS; i++)
            {
               ball.move(comp.getBounds());
               comp.repaint();
               Thread.sleep(DELAY);
            }
         }
         catch (InterruptedException e)
         {
         }
      };
      Thread t = new Thread(r);
      t.start();//调用Thread类中的start方法
   }
}

　　运行结果：

实验总结：

      在上节课的基础之上，又了解了一些新的知识，学习了并发，线程的创建，中断线程，线程与进程的区别，以及多线程问题等。除了之前了解的一些基础代码之外，又学会了很多其他新的代码知识以及所表示的不同含义与用法。后一节课在老师的讲解下学习了同步。java就这样学完了，以后慢慢回顾反思。