黑马程序员-Java多线程操作

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Java中的线程

一个程序的运行需要启动一个应用进程，一个进程可以创建多个线程，帮助应用完成多任务操作，实现并发运行。在Java中线程是被封装成Thread类，进行多线程操作时只需要继承一个Thread类，实现自己的功能即可，然后开启此线程，或者你也可以实现一个Runnable接口，然后将其传递给Thread对象，然后再启动它。

线程的创建于启动

继承`Thread`

创建一个类并继承Thread类，然后实现Thread类的run方法，在run方法内填上自己的代码，然后创建这个自定义类，并调用其start方法来启动这个自定义线程。

// 引入Thread
import java.lang.Thread;

/**
 * 创建自己的Thread，实现run方法（放上自己要执行的内容）
 */
class MyThread extends Thread {

    /**
     * 覆盖超类Thread的run方法
     */
    public void run() {
        for(int i=0; i<10; i++) {
            System.out.println("第" + i + "次循环");
        }
    }
}
class ThreadDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个自定义线程，并且启动它
        new MyThread().start();
    }
}
/* 程序输出:
第0次循环
第1次循环
第2次循环
第3次循环
第4次循环
第5次循环
第6次循环
第7次循环
第8次循环
第9次循环
*/

实现`Runnable`

一个实现过Runnable的对象都可以被一个Thread对象所执行，

import java.lang.Thread;
import java.lang.Runnable;
/**
 * 创建一个类，实现Runnable接口。
 */
class MyRunnable implements Runnable {

    /**
     * 实现Runnable的run方法
     */
    public void run() {
        for(int i=0; i<5; i++) {
            System.out.println("Runable：第" + i + "次循环");
        }
    }
}
class ThreadDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个线程，并创建一个实现过Runnable的对象
        // 构造它，然后再启动这个线程
        new Thread(new MyRunnable()).start();
    }
}
/* 程序输出:
Runable：第0次循环
Runable：第1次循环
Runable：第2次循环
Runable：第3次循环
Runable：第4次循环
*/

`synchronized`的使用

既然是多线程，那么就会出现多线程的问题，如同时访问同一资源，从而产生意料之外的结果，这是我们所不想看到的。在Java中可以很简单的解决这个问题，使用synchronized对操作进行加锁，synchronized可以对对象加锁，也可以对函数进行加锁。下面对比一下未使用synchronized和使用synchronized的不同之处。

未使用`synchronized`的情况

import java.lang.Thread;
import java.lang.Runnable;

class MyRunnable implements Runnable {
    private static int i=0;
    public void run() {
        for(; i<10; i++) {
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch(Exception e) {

            }
            print(i);
        }
    }

    private void print(int k) {
        System.out.println(k);
    }
}

class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable r = new MyRunnable();
        new Thread(r).start();
        new Thread(r).start();
    }
}

可以看到结果不正确，因为两个线程可能会同时进入线程，然后打印出两个相同的值。

使用了`synchronized`后的情况

import java.lang.Thread;
import java.lang.Runnable;

class MyRunnable implements Runnable {
    private static int i=0;
    public void run() {
        synchronized(this) {
            for(; i<10; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch(Exception e) {

                }
                print(i);
            }
        }
    }

    private void print(int k) {
        System.out.println(k);
    }
}

class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable r = new MyRunnable();
        new Thread(r).start();
        new Thread(r).start();
    }
}

当对for进行加锁处理后，便不会同时两个线程进入循环，这样打印的数字便不会出错。

synchronized的加锁对象会有一个标志位（0/1），默认的情况下是0，当线程执行到synchronized的加锁对象后如果对象的标志位为0，那么将其设置为1，否则等待。这个标志位可以称之为“锁旗标”。这样以来便可以实现线程同步。

虽然synchronized解决了多线程的不安全问题，但是也是有一定的弊端的，它会降低程序的执行效率，所以，synchronized不可以随意放置，应尽量将其放到必须使用的位置上。如单例模式的一个例子：

public class Single {

    private Single mInstance;

    private Single(){

    }

    public static Single getInstance() {
        if(mInstance == null) {
            synchronized(Single.class) {
                if(mInstance == null) {
                    mInstance = new Single();
                }
            }
        }
        return mInstance;
    }
}

这里的synchronized可以加在getInstance()前面，但是这样会大大降低执行效率，也可以去掉外层的if(mInstance == null)，但是这样也会增加不必要的判断，以为如果mInstance已经创建后便不需要锁了。若此以来，上面这种写法是最好的。最内层的if判断有必要说明一下，可以假设这样一种情况，两个线程都执行到第一个if的后面，那么，如果没有内层的if判断的话，mInstance会被创建两次，所以，内层的if是不可或缺的。

`wait`和`notify`的使用

wait和notify是Object对象中的两个方法，其作用是用于多线程中的控制，如想使用两个线程交替打印出Odd和Even时，具体代码如下：

import java.lang.Thread;
import java.lang.Runnable;

class Temp {
    public static boolean flag = false;
}

class Odd implements Runnable{

    public void run() {
        while(true) {
            if(Temp.flag) {
                try {
                    wait();
                } catch(Exception e) {}
            }
            System.out.println("Odd");
            Temp.flag = !Temp.flag;
            try {
                notify();
            } catch(Exception e) {}
        }
    }
}

class Even implements Runnable {

    public void run() {
        while(true) {
            if(!Temp.flag) {
                try {
                    wait();
                } catch(Exception e) {}
            }
            System.out.println("Even");
            Temp.flag = !Temp.flag;
            try {
                notify();
            } catch(Exception e) {}
        }
    }
}

class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Odd()).start();
        new Thread(new Even()).start();
    }
}

当然除了notify方法，还有notifyAll方法，用于唤醒所有线程。

Lock的使用

JDK1.5之后，也就是Java5.0之后，增加了许多新的内容，如用于线程控制的一些类，Lock的用法相当于synchronized，Lock中lock()和unlock()分别用于加锁和解锁，一般使用方法如下：

import java.lang.Runnable;
import java.lang.Thread;
import java.util.concurrent.locks.*;

class Locks implements Runnable {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private int index = 0;
    public void run() {
        while(true) {
            lock.lock();
            System.out.print(index + " ");
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch(Exception e) {}
            index ++;
            lock.unlock();
        }
    }
}

class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Locks locks = new Locks();
        new Thread(locks).start();
        new Thread(locks).start();
        new Thread(locks).start();
    }
}

这样便可以顺序打印出0 1 2 3 4 ···。

通过Lock的对象，我们可以创建Condition对象，如

Condition condition = lock.newCondition();

然后可以使用condition.await();和condition.signal()来暂停和唤醒线程，当然还有condition.signalAll()来唤醒所有线程。

时间： 2024-10-11 06:11:56