java多线程总结
2013-01-25 11:28
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java多线程总结
这一篇文章主要关于java多线程，主要还是以例子来驱动的。因为讲解多线程的书籍和文章已经很多了，所以我也不好意思多说。----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------java中的多线程
在java中要想实现多线程，有两种手段，一种是继续Thread类，另外一种是实现Runable接口。
对于直接继承Thread的类来说，代码大致框架是：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | class 类名 extends Thread{方法 1 ; 方法 2 ； … public void run(){//othercode… } 属性 1 ； 属性 2 ； … } |
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 | /** *@authorRollen-Holt继承Thread类,直接调用run方法 **/ class hello extends Thread{public hello(){} public hello(Stringname){this .name=name; } public void run(){for ( int i= 0 ;i< 5 ;i++){System.out.println(name+ "运行" +i); } } public static void
helloh1= new hello( "A" ); helloh2= new hello( "B" ); h1.run(); h2.run(); } private Stringname; } |
A运行0
A运行1
A运行2
A运行3
A运行4
B运行0
B运行1
B运行2
B运行3
B运行4
我们会发现这些都是顺序执行的，说明我们的调用方法不对，应该调用的是start（）方法。
当我们把上面的主函数修改为如下所示的时候：
| 1 2 3 4 5 6 | public static void main(String[]args){helloh1= new hello( "A" ); helloh2= new hello( "B" ); h1.start(); h2.start(); } |
A运行0
B运行0
B运行1
B运行2
B运行3
B运行4
A运行1
A运行2
A运行3
A运行4
因为需要用到CPU的资源，所以每次的运行结果基本是都不一样的，呵呵。
注意：虽然我们在这里调用的是start（）方法，但是实际上调用的还是run（）方法的主体。
那么：为什么我们不能直接调用run（）方法呢？
我的理解是：线程的运行需要本地操作系统的支持。
如果你查看start的源代码的时候，会发现：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | public synchronized void start(){/** *Thismethodisnotinvokedforthemainmethodthreador"system" *groupthreadscreated/setupbytheVM.Anynewfunctionalityadded *tothismethodinthefuturemayhavetoalsobeaddedtotheVM. * *Azerostatusvaluecorrespondstostate"NEW". */ if (threadStatus!= 0 || this !=me) throw new IllegalThreadStateException(); group.add( this ); start0(); if (stopBeforeStart){stop0(throwableFromStop); } } private native void start0(); |
但是start方法重复调用的话，会出现java.lang.IllegalThreadStateException异常。
通过实现Runnable接口：
大致框架是：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | class 类名 implements Runnable{方法 1 ; 方法 2 ； … public void run(){//othercode… } 属性 1 ； 属性 2 ； … } |
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 | /** *@authorRollen-Holt实现Runnable接口 **/ class hello implements Runnable{public hello(){} public hello(Stringname){this .name=name; } public void run(){for ( int i= 0 ;i< 5 ;i++){System.out.println(name+ "运行" +i); } } public static void
helloh1= new hello( "线程A" ); Threaddemo= new Thread(h1); helloh2= new hello( "线程Ｂ" ); Threaddemo1= new Thread(h2); demo.start(); demo1.start(); } private Stringname; } |
线程A运行0
线程Ｂ运行0
线程Ｂ运行1
线程Ｂ运行2
线程Ｂ运行3
线程Ｂ运行4
线程A运行1
线程A运行2
线程A运行3
线程A运行4
关于选择继承Thread还是实现Runnable接口？
其实Thread也是实现Runnable接口的：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 | class Thread implements Runnable{//… public void run(){if (target!= null ){target.run(); } } } |
Thread和Runnable的区别：
如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话，则很容易的实现资源共享。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 | /** *@authorRollen-Holt继承Thread类，不能资源共享 **/ class hello extends Thread{public void run(){for ( int i= 0 ;i< 7 ;i++){if (count> 0 ){System.out.println( "count=" +count--); } } } public static void
helloh1= new hello(); helloh2= new hello(); helloh3= new hello(); h1.start(); h2.start(); h3.start(); } private int count= 5 ; } |
count=5
count=4
count=3
count=2
count=1
count=5
count=4
count=3
count=2
count=1
count=5
count=4
count=3
count=2
count=1
大家可以想象，如果这个是一个买票系统的话，如果count表示的是车票的数量的话，说明并没有实现资源的共享。
我们换为Runnable接口
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | class MyThread implements Runnable{private int ticket= 5 ; //5张票 public void run(){for ( int i= 0 ;i<= 20 ;i++){if ( this .ticket> 0 ){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "正在卖票" + this .ticket--); } } } } public class lzwCode{public static void
MyThreadmy= new MyThread(); new Thread(my, "1号窗口" ).start(); new Thread(my, "2号窗口" ).start(); new Thread(my, "3号窗口" ).start(); } } |
【运行结果】：
count=5
count=4
count=3
count=2
count=1
总结一下吧：
实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：
1）：适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源
2）：可以避免java中的单继承的限制
3）：增加程序的健壮性，代码可以被多个线程共享，代码和数据独立。
所以，本人建议大家劲量实现接口。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | /** *@authorRollen-Holt *取得线程的名称 **/ class hello implements Runnable{public void run(){for ( int i= 0 ;i< 3 ;i++){System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } } public static void
hellohe= new hello(); new Thread(he, "A" ).start(); new Thread(he, "B" ).start(); new Thread(he).start(); } } |
A
A
A
B
B
B
Thread-0
Thread-0
Thread-0
说明如果我们没有指定名字的话，系统自动提供名字。
提醒一下大家：main方法其实也是一个线程。在java中所以的线程都是同时启动的，至于什么时候，哪个先执行，完全看谁先得到CPU的资源。
在java中，每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程，一个是垃圾收集线程。因为每当使用java命令执行一个类的时候，实际上都会启动一个ＪＶＭ，每一个ｊＶＭ实习在就是在操作系统中启动了一个进程。
判断线程是否启动
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | /** *@authorRollen-Holt判断线程是否启动 **/ class hello implements Runnable{public void run(){for ( int i= 0 ;i< 3 ;i++){System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } } public static void
hellohe= new hello(); Threaddemo= new Thread(he); System.out.println( "线程启动之前---》" +demo.isAlive()); demo.start(); System.out.println( "线程启动之后---》" +demo.isAlive()); } } |
线程启动之前---》false
线程启动之后---》true
Thread-0
Thread-0
Thread-0
主线程也有可能在子线程结束之前结束。并且子线程不受影响，不会因为主线程的结束而结束。
线程的强制执行：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 | /** *@authorRollen-Holt线程的强制执行 **/ class hello implements Runnable{public void run(){for ( int i= 0 ;i< 3 ;i++){System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } } public static void main(String[]args){hellohe= new hello(); Threaddemo= new Thread(he, "线程" ); demo.start(); for ( int i= 0 ;i< 50 ;++i){if (i> 10 ){try {demo.join(); //强制执行demo } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } } System.out.println( "main线程执行-->" +i); } } } |
main线程执行-->0
main线程执行-->1
main线程执行-->2
main线程执行-->3
main线程执行-->4
main线程执行-->5
main线程执行-->6
main线程执行-->7
main线程执行-->8
main线程执行-->9
main线程执行-->10
线程
线程
线程
main线程执行-->11
main线程执行-->12
main线程执行-->13
．．．
线程的休眠：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | /** *@authorRollen-Holt线程的休眠 **/ class hello implements Runnable{public void run(){for ( int i= 0 ;i< 3 ;i++){try {Thread.sleep( 2000 ); } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i); } } public static void
hellohe= new hello(); Threaddemo= new Thread(he, "线程" ); demo.start(); } } |
线程0
线程1
线程2
线程的中断：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 | /** *@authorRollen-Holt线程的中断 **/ class hello implements Runnable{public void run(){System.out.println( "执行run方法" ); try {Thread.sleep( 10000 ); System.out.println( "线程完成休眠" ); } catch (Exceptione){System.out.println( "休眠被打断" ); return ; //返回到程序的调用处 } System.out.println( "线程正常终止" ); } public static void
hellohe= new hello(); Threaddemo= new Thread(he, "线程" ); demo.start(); try {Thread.sleep( 2000 ); } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } demo.interrupt(); //2s后中断线程 } } |
执行run方法
休眠被打断
在java程序中，只要前台有一个线程在运行，整个java程序进程不会小时，所以此时可以设置一个后台线程，这样即使java进程小时了，此后台线程依然能够继续运行。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | /** *@authorRollen-Holt后台线程 **/ class hello implements Runnable{public void run(){while ( true ){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "在运行" ); } } public static void
hellohe= new hello(); Threaddemo= new Thread(he, "线程" ); demo.setDaemon( true ); demo.start(); } } |
线程的优先级：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 | /** *@authorRollen-Holt线程的优先级 **/ class hello implements Runnable{public void run(){for ( int i= 0 ;i< 5 ;++i){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "运行" +i); } } public static void
Threadh1= new Thread( new hello(), "A" ); Threadh2= new Thread( new hello(), "B" ); Threadh3= new Thread( new hello(), "C" ); h1.setPriority( 8 ); h2.setPriority( 2 ); h3.setPriority( 6 ); h1.start(); h2.start(); h3.start(); } } |
A运行0
A运行1
A运行2
A运行3
A运行4
B运行0
C运行0
C运行1
C运行2
C运行3
C运行4
B运行1
B运行2
B运行3
B运行4
。但是请读者不要误以为优先级越高就先执行。谁先执行还是取决于谁先去的CPU的资源、
另外，主线程的优先级是5.
线程的礼让。
在线程操作中，也可以使用yield（）方法，将一个线程的操作暂时交给其他线程执行。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 | /** *@authorRollen-Holt线程的优先级 **/ class hello implements Runnable{public void run(){for ( int i= 0 ;i< 5 ;++i){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "运行" +i); if (i== 3 ){System.out.println( "线程的礼让" ); Thread.currentThread().yield(); } } } public static void
Threadh1= new Thread( new hello(), "A" ); Threadh2= new Thread( new hello(), "B" ); h1.start(); h2.start(); } } |
A运行1
A运行2
A运行3
线程的礼让
A运行4
B运行0
B运行1
B运行2
B运行3
线程的礼让
B运行4
同步和死锁：
【问题引出】:比如说对于买票系统，有下面的代码：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 | /** *@authorRollen-Holt **/ class hello implements Runnable{public void run(){for ( int i= 0 ;i< 10 ;++i){if (count> 0 ){try {Thread.sleep( 1000 ); } catch (InterruptedExceptione){e.printStackTrace(); } System.out.println(count--); } } } public static void
hellohe= new hello(); Threadh1= new Thread(he); Threadh2= new Thread(he); Threadh3= new Thread(he); h1.start(); h2.start(); h3.start(); } private int count= 5 ; } |
5
4
3
2
1
0
-1
这里出现了-1，显然这个是错的。，应该票数不能为负值。
如果想解决这种问题，就需要使用同步。所谓同步就是在统一时间段中只有有一个线程运行，
其他的线程必须等到这个线程结束之后才能继续执行。
【使用线程同步解决问题】
采用同步的话，可以使用同步代码块和同步方法两种来完成。
【同步代码块】：
语法格式：
synchronized（同步对象）{
//需要同步的代码
}
但是一般都把当前对象this作为同步对象。
比如对于上面的买票的问题，如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 | /** *@authorRollen-Holt **/ class hello implements Runnable{public void run(){for ( int i= 0 ;i< 10 ;++i){synchronized ( this ){if (count> 0 ){try {Thread.sleep( 1000 ); } catch (InterruptedExceptione){e.printStackTrace(); } System.out.println(count--); } } } } public static void
hellohe= new hello(); Threadh1= new Thread(he); Threadh2= new Thread(he); Threadh3= new Thread(he); h1.start(); h2.start(); h3.start(); } private int count= 5 ; } |
5
4
3
2
1
【同步方法】
也可以采用同步方法。
语法格式为synchronized方法返回类型方法名（参数列表）{
//其他代码
}
现在，我们采用同步方法解决上面的问题。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 | /** *@authorRollen-Holt **/ class hello implements Runnable{public void run(){for ( int i= 0 ;i< 10 ;++i){sale(); } } public synchronized void sale(){if (count> 0 ){try {Thread.sleep( 1000 ); } catch (InterruptedExceptione){e.printStackTrace(); } System.out.println(count--); } } public static void
hellohe= new hello(); Threadh1= new Thread(he); Threadh2= new Thread(he); Threadh3= new Thread(he); h1.start(); h2.start(); h3.start(); } private int count= 5 ; } |
5
4
3
2
1
提醒一下，当多个线程共享一个资源的时候需要进行同步，但是过多的同步可能导致死锁。
此处列举经典的生产者和消费者问题。
【生产者和消费者问题】
先看一段有问题的代码。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 | class Info{public StringgetName(){return name; } public void setName(Stringname){this .name=name; } public int getAge(){return age; } public void setAge( int age){this .age=age; } private Stringname= "Rollen" ; private int age= 20 ; } /** *生产者 **/ class Producer implements Runnable{private Infoinfo= null ; Producer(Infoinfo){this .info=info; } public void run(){boolean flag= false ; for ( int i= 0 ;i< 25 ;++i){if (flag){this .info.setName( "Rollen" ); try {Thread.sleep( 100 ); } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } this .info.setAge( 20 ); flag= false ; } else {this .info.setName( "chunGe" ); try {Thread.sleep( 100 ); } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } this .info.setAge( 100 ); flag= true ; } } } } /** *消费者类 **/ class Consumer implements Runnable{private Infoinfo= null ; public Consumer(Infoinfo){this .info=info; } public void run(){for ( int i= 0 ;i< 25 ;++i){try {Thread.sleep( 100 ); } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } System.out.println( this .info.getName()+ "<---->" + this .info.getAge()); } } } /** *测试类 **/ class hello{public static void
Infoinfo= new Info(); Producerpro= new Producer(info); Consumercon= new Consumer(info); new Thread(pro).start(); new Thread(con).start(); } } |
Rollen<---->100
chunGe<---->20
chunGe<---->100
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
Rollen<---->100
Rollen<---->100
chunGe<---->20
chunGe<---->20
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
大家可以从结果中看到，名字和年龄并没有对于。
那么如何解决呢？
<!--[if!supportLists]-->1）<!--[endif]-->加入同步
<!--[if!supportLists]-->2）<!--[endif]-->加入等待和唤醒
先来看看加入同步会是如何。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 | class Info{public StringgetName(){return name; } public void setName(Stringname){this .name=name; } public int getAge(){return age; } public void setAge( int age){this .age=age; } public synchronized void set(Stringname, int age){this .name=name; try {Thread.sleep( 100 ); } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } this .age=age; } public synchronized void get(){try {Thread.sleep( 100 ); } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } System.out.println( this .getName()+ "<===>" + this .getAge()); } private Stringname= "Rollen" ; private int age= 20 ; } /** *生产者 **/ class Producer implements Runnable{private Infoinfo= null ; Producer(Infoinfo){this .info=info; } public void run(){boolean flag= false ; for ( int i= 0 ;i< 25 ;++i){if (flag){this .info.set( "Rollen" , 20 ); flag= false ; } else {this .info.set( "ChunGe" , 100 ); flag= true ; } } } } /** *消费者类 **/ class Consumer implements Runnable{private Infoinfo= null ; public Consumer(Infoinfo){this .info=info; } public void run(){for ( int i= 0 ;i< 25 ;++i){try {Thread.sleep( 100 ); } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } this .info.get(); } } } /** *测试类 **/ class hello{public static void
Infoinfo= new Info(); Producerpro= new Producer(info); Consumercon= new Consumer(info); new Thread(pro).start(); new Thread(con).start(); } } |
Rollen<===>20
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
Rollen<===>20
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
从运行结果来看，错乱的问题解决了，现在是Rollen对应20，ChunGe对于100
，但是还是出现了重复读取的问题，也肯定有重复覆盖的问题。如果想解决这个问题，就需要使用Object类帮忙了、
，我们可以使用其中的等待和唤醒操作。
要完成上面的功能，我们只需要修改Info类饥渴，在其中加上标志位，并且通过判断标志位完成等待和唤醒的操作，代码如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 | class Info{public StringgetName(){return name; } public void setName(Stringname){this .name=name; } public int getAge(){return age; } public void setAge( int age){this .age=age; } public synchronized void set(Stringname, int age){if (!flag){try {super .wait(); } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } } this .name=name; try {Thread.sleep( 100 ); } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } this .age=age; flag= false ; super .notify(); } public synchronized void get(){if (flag){try {super .wait(); } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } } try {Thread.sleep( 100 ); } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } System.out.println( this .getName()+ "<===>" + this .getAge()); flag= true ; super .notify(); } private Stringname= "Rollen" ; private int age= 20 ; private boolean flag= false ; } /** *生产者 **/ class Producer implements Runnable{private Infoinfo= null ; Producer(Infoinfo){this .info=info; } public void run(){boolean flag= false ; for ( int i= 0 ;i< 25 ;++i){if (flag){this .info.set( "Rollen" , 20 ); flag= false ; } else {this .info.set( "ChunGe" , 100 ); flag= true ; } } } } /** *消费者类 **/ class Consumer implements Runnable{private Infoinfo= null ; public Consumer(Infoinfo){this .info=info; } public void run(){for ( int i= 0 ;i< 25 ;++i){try {Thread.sleep( 100 ); } catch (Exceptione){e.printStackTrace(); } this .info.get(); } } } /** *测试类 **/ class hello{public static void
Infoinfo= new Info(); Producerpro= new Producer(info); Consumercon= new Consumer(info); new Thread(pro).start(); new Thread(con).start(); } } |
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 | 【程序运行结果】： Rollen<===> 20 ChunGe<===> 100 Rollen<===> 20 ChunGe<===> 100 Rollen<===> 20 ChunGe<===> 100 Rollen<===> 20 ChunGe<===> 100 Rollen<===> 20 ChunGe<===> 100 Rollen<===> 20 ChunGe<===> 100 Rollen<===> 20 ChunGe<===> 100 Rollen<===> 20 ChunGe<===> 100 Rollen<===> 20 ChunGe<===> 100 Rollen<===> 20 ChunGe<===> 100 Rollen<===> 20 ChunGe<===> 100 Rollen<===> 20 ChunGe<===> 100 Rollen<===> 20 先在看结果就可以知道，之前的问题完全解决。 |
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