java 多线程（总结）

今天看了几篇关于java多线程问题的文章，将他们的部分内容引过来总结下，也算是对java多线程这类问题的整理。

在多线程中，必须明白两个问题，一是多线程实现，二是代码同步。

在java中要想实现多线程，方法有两种：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：

class 类名 extends Thread{
方法1;
方法2；
…
public void run(){
// other code…
}
属性1；
属性2；
…
 
}

简单的例子：

/**
 * @author Rollen-Holt 继承Thread类,直接调用run方法
 * */
class hello extends Thread {
 
    public hello() {
 
    }
 
    public hello(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(name + "运行     " + i);
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        hello h1=new hello("A");
        hello h2=new hello("B");
        h1.run();//h1.start();
        h2.run();//h2.start();
    }
 
    private String name;
}

这个例子实现了Thread中的run方法后，直接通过run方法调用，导致输出的结果按顺序执行，只需修改成注释后面的调用方式即可实现并行。

注意：虽然在这里调用的是start（）方法，但是实际上调用的还是run（）方法的主体。

Thread类中run()和start()方法的区别如下：
run()方法:在本线程内调用该Runnable对象的run()方法，可以重复多次调用；
start()方法:启动一个线程，调用该Runnable对象的run()方法，不能多次启动一个线程，同一线程实例连续调用start函数将会抛出java.lang.IllegalThreadStateException异常；

引用Ruthless博文中的例子可以比较清楚的明白这一点：

package com.ljq.test;

public class ThreadTest {

    /**
     * 观察直接调用run()和用start()启动一个线程的差别
     *
     * @param args
     * @throws Exception
     */
    public static void main(String[] args){
        Thread thread=new ThreadDemo();
        //第一种
        //表明: run()和其他方法的调用没任何不同,main方法按顺序执行了它,并打印出最后一句
        //thread.run();

        //第二种
        //表明: start()方法重新创建了一个线程,在main方法执行结束后,由于start()方法创建的线程没有运行结束,
        //因此主线程未能退出,直到线程thread也执行完毕.这里要注意,默认创建的线程是用户线程(非守护线程)
        //thread.start();

        //第三种
        //1、为什么没有打印出100句呢?因为我们将thread线程设置为了daemon(守护)线程,程序中只有守护线程存在的时候,是可以退出的,所以只打印了七句便退出了
        //2、当java虚拟机中有守护线程在运行的时候，java虚拟机会关闭。当所有常规线程运行完毕以后，
        //守护线程不管运行到哪里，虚拟机都会退出运行。所以你的守护线程最好不要写一些会影响程序的业务逻辑。否则无法预料程序到底会出现什么问题
        //thread.setDaemon(true);
        //thread.start();

        //第四种
        //用户线程可以被System.exit(0)强制kill掉,所以也只打印出七句
        thread.start();
        System.out.println("main thread is over");
        System.exit(1);
    }

    public static class ThreadDemo extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println("This is a Thread test"+i);
            }
        }
    }
}

Runnable接口的实现的大致框架如下，与Thread继承实现方式不同，Runnable则是实现接口的方式：

大致框架是：

class 类名 implements Runnable{
方法1;
方法2；
…
public void run(){
// other code…
}
属性1；
属性2；
…

}

来先看一个小例子吧：

/**
 * @author Rollen-Holt 实现Runnable接口
 * */
class hello implements Runnable {

    public hello() {

    }

    public hello(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(name + "运行     " + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        hello h1=new hello("线程A");
        Thread demo= new Thread(h1);
        hello h2=new hello("线程B");
        Thread demo1=new Thread(h2);
        demo.start();
        demo1.start();
    }

    private String name;
}

【可能的运行结果】：

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：

class Thread implements Runnable {
    //…
public void run() {
        if (target != null) {
             target.run();
        }
        }
}

其实Thread中的run方法调用的是Runnable接口的run方法。不知道大家发现没有，Thread和Runnable都实现了run方法，这种操作模式其实就是代理模式。

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。

package com.netease.test;

/**
 *继承Thread类，不能资源共享
 * */
class hello extends Thread  {
    public void run()  {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            if (count > 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在售票： " + count--);
            }
            else{
                return;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        hello h1 = new hello();
        hello h2 = new hello();
        hello h3 = new hello();
        new Thread(h1,"一号售票口").start();
        new Thread(h2,"二号售票口").start();
        new Thread(h3,"三号售票口").start();
    }

    private int count = 5;
   // private static int count = 5;
} 

没有加static的结果：

一号售票口 正在售票： 5
一号售票口 正在售票： 4
一号售票口 正在售票： 3
三号售票口 正在售票： 5
三号售票口 正在售票： 4
三号售票口 正在售票： 3
三号售票口 正在售票： 2
一号售票口 正在售票： 2
三号售票口 正在售票： 1
一号售票口 正在售票： 1
二号售票口 正在售票： 5
二号售票口 正在售票： 4
二号售票口 正在售票： 3
二号售票口 正在售票： 2
二号售票口 正在售票： 1

加static的结果

一号售票口 正在售票： 5
一号售票口 正在售票： 4
一号售票口 正在售票： 3
一号售票口 正在售票： 2
一号售票口 正在售票： 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。

给count加上关键字static可实现资源共享。

我们换为Runnable接口，count不加static也能得到同样的第二种结果。

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。

建议大家劲量实现接口。

/**
 * @author Rollen-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 main(String[] args) {
        hello he = new hello();
        new Thread(he,"A").start();
        new Thread(he,"B").start();
        new Thread(he).start();
    }
}

【运行结果】：

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

/**
 * @author Rollen-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 main(String[] args) {
        hello he = new hello();
        Thread demo = 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());
    }
}

【运行结果】

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：

/**
     * @author Rollen-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) {
            hello he = new hello();
            Thread demo = 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 (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("main 线程执行-->"+i);
            }
        }
    }

【运行的结果】：

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：

/**
 * @author Rollen-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 (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        hello he = new hello();
        Thread demo = new Thread(he, "线程");
        demo.start();
    }
}

【运行结果】：（结果每隔2s输出一个）

线程0

线程1

线程2

线程的中断：

/**
 * @author Rollen-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 (Exception e) {
            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 main(String[] args) {
        hello he = new hello();
        Thread demo = new Thread(he, "线程");
        demo.start();
        try{
            Thread.sleep(2000);
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        demo.interrupt(); //2s后中断线程
    }
}

【运行结果】：

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。

/**
 * @author Rollen-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 main(String[] args) {
        hello he = new hello();
        Thread demo = new Thread(he, "线程");
        demo.setDaemon(true);
        demo.start();
    }
}

虽然有一个死循环，但是程序还是可以执行完的。因为在死循环中的线程操作已经设置为后台运行了。

线程的优先级：

/**
 * @author Rollen-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 main(String[] args) {
        Thread h1=new Thread(new hello(),"A");
        Thread h2=new Thread(new hello(),"B");
        Thread h3=new Thread(new hello(),"C");
        h1.setPriority(8);
        h2.setPriority(2);
        h3.setPriority(6);
        h1.start();
        h2.start();
        h3.start();

    }
}

【运行结果】：

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。

/**
 * @author Rollen-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 main(String[] args) {
        Thread h1=new Thread(new hello(),"A");
        Thread h2=new Thread(new hello(),"B");
        h1.start();
        h2.start();

    }
}

A运行0

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：

/**
 * @author Rollen-Holt
 * */
class hello implements Runnable {
    public void run() {
        for(int i=0;i<10;++i){
            if(count>0){
                try{
                    Thread.sleep(1000);
                }catch(InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(count--);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        hello he=new hello();
        Thread h1=new Thread(he);
        Thread h2=new Thread(he);
        Thread h3=new Thread(he);
        h1.start();
        h2.start();
        h3.start();
    }
    private int count=5;
}

【运行结果】：

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：

/**
 * @author Rollen-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(InterruptedException e){
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(count--);
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        hello he=new hello();
        Thread h1=new Thread(he);
        Thread h2=new Thread(he);
        Thread h3=new Thread(he);
        h1.start();
        h2.start();
        h3.start();
    }
    private int count=5;
}

【运行结果】：（每一秒输出一个结果）

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。

/**
 * @author Rollen-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 (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(count--);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        hello he = new hello();
        Thread h1 = new Thread(he);
        Thread h2 = new Thread(he);
        Thread h3 = new Thread(he);
        h1.start();
        h2.start();
        h3.start();
    }

    private int count = 5;
}

【运行结果】（每秒输出一个）

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。

class Info {

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    private String name = "Rollen";
    private int age = 20;
}

/**
 * 生产者
 * */
class Producer implements Runnable{
    private Info info=null;
    Producer(Info info){
        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 (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                this.info.setAge(20);
                flag=false;
            }else{
                this.info.setName("chunGe");
                try{
                    Thread.sleep(100);
                }catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                this.info.setAge(100);
                flag=true;
            }
        }
    }
}
/**
 * 消费者类
 * */
class Consumer implements Runnable{
    private Info info=null;
    public Consumer(Info info){
        this.info=info;
    }

    public void run(){
        for(int i=0;i<25;++i){
            try{
                Thread.sleep(100);
            }catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(this.info.getName()+"<---->"+this.info.getAge());
        }
    }
}

/**
 * 测试类
 * */
class hello{
    public static void main(String[] args) {
        Info info=new Info();
        Producer pro=new Producer(info);
        Consumer con=new Consumer(info);
        new Thread(pro).start();
        new Thread(con).start();
    }
}

【运行结果】：

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？

1）加入同步

2）加入等待和唤醒

先来看看加入同步会是如何。

class Info {

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public synchronized void set(String name, int age){
        this.name=name;
        try{
            Thread.sleep(100);
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.age=age;
    }

    public synchronized void get(){
        try{
            Thread.sleep(100);
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(this.getName()+"<===>"+this.getAge());
    }
    private String name = "Rollen";
    private int age = 20;
}

/**
 * 生产者
 * */
class Producer implements Runnable {
    private Info info = null;

    Producer(Info info) {
        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 Info info = null;

    public Consumer(Info info) {
        this.info = info;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 25; ++i) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            this.info.get();
        }
    }
}

/**
 * 测试类
 * */
class hello {
    public static void main(String[] args) {
        Info info = new Info();
        Producer pro = new Producer(info);
        Consumer con = new Consumer(info);
        new Thread(pro).start();
        new Thread(con).start();
    }
}

【运行结果】：

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：

class Info {

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public synchronized void set(String name, int age){
        if(!flag){
            try{
                super.wait();
            }catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        this.name=name;
        try{
            Thread.sleep(100);
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.age=age;
        flag=false;
        super.notify();
    }

    public synchronized void get(){
        if(flag){
            try{
                super.wait();
            }catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        try{
            Thread.sleep(100);
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(this.getName()+"<===>"+this.getAge());
        flag=true;
        super.notify();
    }
    private String name = "Rollen";
    private int age = 20;
    private boolean flag=false;
}

/**
 * 生产者
 * */
class Producer implements Runnable {
    private Info info = null;

    Producer(Info info) {
        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 Info info = null;

    public Consumer(Info info) {
        this.info = info;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 25; ++i) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            this.info.get();
        }
    }
}

/**
 * 测试类
 * */
class hello {
    public static void main(String[] args) {
        Info info = new Info();
        Producer pro = new Producer(info);
        Consumer con = new Consumer(info);
        new Thread(pro).start();
        new Thread(con).start();
    }
}

【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。

除了synchronized可以实现同步功能外，lock也同样可以实现，具体区别详见http://blog.csdn.net/imzoer/article/details/9457639

参考博文：

http://www.cnblogs.com/linjiqin/archive/2011/04/10/2011272.html

http://www.cnblogs.com/rollenholt/archive/2011/08/28/2156357.html

《完》

时间： 2024-10-13 15:36:10

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