Java多线程与窗口创建编程指南

### Java 多线程与窗口创建编程指南 #### 1. 多线程编程基础 线程是程序中可以并发执行的子任务。在 Java 中，线程由 `Thread` 类的对象表示，线程的执行从 `Thread` 类中定义的 `run()` 方法开始。可以通过继承 `Thread` 类或实现 `Runnable` 接口来定义线程要执行的代码。 以下是线程编程的一些关键概念： | 概念 | 描述 | | ---- | ---- | | 守护线程 | 指定为守护线程的线程在创建它的线程结束时停止执行。 | | 用户线程 | 非守护线程称为用户线程，创建它的线程结束时，用户线程不会自动终止。 | | 启动线程 | 可以通过调用 `Thread` 对象的 `start()` 方法来启动线程。如果需要在正常完成之前停止线程，可以调用 `Thread` 对象的 `interrupt()` 方法。 | | 同步方法 | 方法可以声明为同步的。在任何给定时间，对象的同步实例方法只能有一个执行，类的同步静态方法也只能有一个执行。 | | 同步代码块 | 代码块可以声明为在对象上同步。在任何给定时间，对象的同步代码块只能有一个执行。 | | 死锁 | 死锁是指两个线程都在等待对方完成某个操作的情况。在多线程应用程序中，死锁可能以微妙的方式发生，这使得此类应用程序难以调试。 | | 执行器 | 执行器是可以创建、管理和启动线程的对象。可以通过调用 `Executors` 类中定义的静态方法之一来创建执行器对象。 | | 线程池 | 可以创建提供固定数量线程（可重用）或无限数量线程的执行器。 | | 返回值的线程 | 返回值的线程由实现 `Callable<V>` 接口的类定义。该接口定义了返回类型为 `V` 的 `call()` 方法。 | | `Future<V>` 对象 | `ExecutorService` 对象的 `submit()` 方法启动线程时会返回一个 `Future<V>` 对象。可以使用返回的对象管理线程并获取 `Callable<>` 线程的结果。 | #### 2. 线程优先级 所有线程都有一个优先级，当多个线程等待执行时，优先级决定了哪个线程先执行。这使得可以让一个线程比另一个线程更多地访问处理器资源。 线程优先级的可能值在 `Thread` 类的静态数据成员中定义，这些成员是 `int` 类型且声明为 `final`。最大线程优先级由 `MAX_PRIORITY` 成员定义，值为 10；最小优先级是 `MIN_PRIORITY`，定义为 1；程序中主线程的默认优先级是 `NORM_PRIORITY`，设置为 5。创建线程时，其优先级与创建它的线程相同。 可以通过调用表示线程的 `Thread` 对象的 `setPriority()` 方法来修改线程的优先级。如果指定的优先级小于 `MIN_PRIORITY` 或大于 `MAX_PRIORITY`，则会抛出 `IllegalArgumentException`。 以下是一个设置线程优先级的示例： ```java // 修改 Clerk 类构造函数以接受优先级参数 public Clerk(int ID, Bank theBank, int priority) { this.ID = ID; this.theBank = theBank; this.priority = priority; } // 添加优先级成员变量 private int priority; // 在 run() 方法中设置线程优先级 public void run() { Thread.currentThread().setPriority(priority); // Set priority for thread // 其他代码 } // 修改 TransactionSource 类构造函数以接受优先级参数 public TransactionSource(TransactionType type, int maxTrans, Vector<Account> accounts, Vector<Clerk> clerks, int priority) { this.type = type; this.maxTrans = maxTrans; this.accounts = accounts; this.clerks = clerks; this.priority = priority; totals = new int[accounts.size()]; } // 添加优先级成员变量 private int priority; // 在 call() 方法中设置线程优先级 public Integer call() throws Exception { Thread.currentThread().setPriority(priority); // Set priority for thread // 其他代码 } // 在 main() 方法中设置线程优先级 int priority = 0; for(int i = 0 ; i < clerkCount ; ++i) { priority = i%2 == 0 ? Thread.MIN_PRIORITY + (i + 1) : Thread.MAX_PRIORITY - (i + 1); if(priority < Thread.MIN_PRIORITY || priority > Thread.MAX_PRIORITY) priority = Thread.NORM_PRIORITY; clerks.add(new Clerk(i+1, theBank, priority)); // Create the clerks } ``` #### 3. 多线程执行示例 在创建账户和职员后，可以通过调用 `Executors` 类的 `newCachedThreadPool()` 工厂方法获取一个执行器对象的 `ExecutorService` 引用： ```java ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); ``` 这个执行器可以根据需要提供任意数量的线程。可以在 `ExecutorService` 对象的 `submit()` 方法的参数中创建 `TransactionSource` 对象： ```java Future<int[]> credits = threadPool.submit(new TransactionSource( TransactionType.CREDIT, transactionCount, accounts, clerks)); Future<int[]> debits = threadPool.submit(new TransactionSource( TransactionType.DEBIT, transactionCount, accounts, clerks)); ``` 只需要 `submit()` 方法返回的 `Future<>` 对象的引用，因为这些对象可以让你访问 `Callable<>` 线程返回的值以及控制其执行的方法。 接下来，在循环中创建并启动职员线程： ```java for(Clerk clerk : clerks) { threadPool.submit(clerk); } ``` 执行这个循环后，包括主线程在内，总共有五个线程在运行。 可以通过调用 `ExecutorService` 对象的 `submit()` 方法返回的 `Future<>` 对象的 `get()` 方法来检索 `TransactionSource` 线程返回的值。这在 `try` 块中进行，以处理可能抛出的异常。 在生成总结每个账户状态的最终输出之前，需要有序地关闭线程和线程池。首先调用 `threadPool` 对象的 `shutdown()` 方法，以确保不再有新线程