多线程的交互
当多个线程同时共享访问同一数据时，每个线程都尝试操作该数据，从而导致改数据被破坏，这种现象称为争用条件。
同步的实现：wait()，notify()，notifyAll()
当一个线程要访问共享资源，首先要拿到锁后进入临界区，如果发现某些条件不符合，调用wait方法释放锁资源，线程进入锁对象上的Wait Set，
拿到锁的当前运行进程执行完时调用notify（）会唤醒锁资源所持有的等待区域中的一条线程（随机），使该线程有机会竞争CPU资源；
调用notifyAll（）会唤醒锁资源所持有的等待区域中的所有线程，使这些线程有机会竞争CPU资源；
public class TestSync implements Runnable { Timer timer = new Timer(); public static void main(String[] args) { TestSync test = new TestSync(); Thread t1 = new Thread(test); Thread t2 = new Thread(test); t1.setName("t1"); t2.setName("t2"); t1.start(); t2.start(); } public void run(){ timer.add(Thread.currentThread().getName()); } } class Timer{ private static int num = 0; public synchronized void add(String name){ //synchronized (this) { //锁定当前对象 num ++; try {Thread.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {} System.out.println(name+", 你是第"+num+"个使用timer的线程"); //} } }
死锁问题：
public class TestDeadLock implements Runnable { public int flag = 1; static Object o1 = new Object(), o2 = new Object(); public void run() { System.out.println("flag=" + flag); if(flag == 1) { synchronized(o1) { try { Thread.sleep(500); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } synchronized(o2) { System.out.println("1"); } } } if(flag == 0) { synchronized(o2) { try { Thread.sleep(500); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } synchronized(o1) { System.out.println("0"); } } } } public static void main(String[] args) { TestDeadLock td1 = new TestDeadLock(); TestDeadLock td2 = new TestDeadLock(); td1.flag = 1; td2.flag = 0; Thread t1 = new Thread(td1); Thread t2 = new Thread(td2); t1.start(); t2.start(); } }
EnergySystem:
/** * 宇宙的能量系统 * 遵循能量守恒定律： * 能量不会凭空创生或消失，只会从一处转移到另一处 */ public class EnergySystem { //能量盒子，能量存贮的地方 private final double[] energyBoxes; private final Object lockObj = new Object(); /** * * @param n 能量盒子的数量 * @param initialEnergy 每个能量盒子初始含有的能量值 */ public EnergySystem(int n, double initialEnergy){ energyBoxes = new double[n]; for (int i = 0; i < energyBoxes.length; i++) energyBoxes[i] = initialEnergy; } /** * 能量的转移，从一个盒子到另一个盒子 * @param from 能量源 * @param to 能量终点 * @param amount 能量值 */ public void transfer(int from, int to, double amount){ synchronized(lockObj){ //锁定当前对象 // if (energyBoxes[from] < amount) // return; //while循环，保证条件不满足时任务都会被条件阻挡 //而不是继续竞争CPU资源 while (energyBoxes[from] < amount){ try { //条件不满足, 将当前线程放入Wait Set lockObj.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName()); energyBoxes[from] -= amount; //System.out.printf("从%d转移%10.2f单位能量到%d", from, amount, to); energyBoxes[to] += amount; // System.out.printf(" 能量总和：%10.2f%n", getTotalEnergies()); //唤醒所有在lockObj对象上等待的线程 lockObj.notifyAll(); } } // 获取能量世界的能量总和 public double getTotalEnergies(){ double sum = 0; for (double amount : energyBoxes) sum += amount; return sum; } // 返回能量盒子的长度 public int getBoxAmount(){ return energyBoxes.length; } }
EnergyTransferTask:
public class EnergyTransferTask implements Runnable{ //共享的能量世界 private EnergySystem energySystem; //能量转移的源能量盒子下标 private int fromBox; //单次能量转移最大单元 private double maxAmount; //最大休眠时间（毫秒） private int DELAY = 10; public EnergyTransferTask(EnergySystem energySystem, int from, double max){ this.energySystem = energySystem; this.fromBox = from; this.maxAmount = max; } public void run() { try{ while (true){ int toBox = (int) (energySystem.getBoxAmount()* Math.random()); double amount = maxAmount * Math.random(); energySystem.transfer(fromBox, toBox, amount); Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random())); } }catch (InterruptedException e){ //e.printStackTrace(); } } }
public class EnergySystemTest { //将要构建的能量世界中能量盒子数量 public static final int BOX_AMOUNT = 100; //每个盒子初始能量 public static final double INITIAL_ENERGY = 1000; public static void main(String[] args){ EnergySystem eng = new EnergySystem(BOX_AMOUNT, INITIAL_ENERGY); for (int i = 0; i < BOX_AMOUNT; i++){ EnergyTransferTask task = new EnergyTransferTask(eng, i, INITIAL_ENERGY); Thread t = new Thread(task,"TransferThread_"+i); t.start(); System.out.println(t.activeCount()); } } }
输出结果：
在for循环中from是递加的，但结果并不是从0,1,2.......按顺序转移？
虽然进程按顺序创造task但start方法不会等到run方法执行完就会继续执行下面的代码，所以导致创建了很多线程但他们随机执行run方法。
关于锁：synchronized与volatile
恐怕比较一下volatile和synchronized的不同是最容易解释清楚的。volatile是变量修饰符，而synchronized则作用于一段代码或方法；看如下三句get代码：
int i1; int geti1() {return i1;}
volatile int i2; int geti2() {return i2;}
int i3; synchronized int geti3() {return i3;}
geti1()得到存储在当前线程中i1的数值。多个线程有多个i1变量拷贝，而且这些i1之间可以互不相同。换句话说，另一个线程可能已经改 变了它线程内的i1值，而这个值可以和当前线程中的i1值不相同。事实上，Java有个思想叫“主”内存区域，这里存放了变量目前的“准确值”。每个线程 可以有它自己的变量拷贝，而这个变量拷贝值可以和“主”内存区域里存放的不同。因此实际上存在一种可能：“主”内存区域里的i1值是1，线程1里的i1值 是2，线程2里的i1值是3——这在线程1和线程2都改变了它们各自的i1值，而且这个改变还没来得及传递给“主”内存区域或其他线程时就会发生。
而geti2()得到的是“主”内存区域的i2数值。用volatile修饰后的变量不允许有不同于“主”内存区域的变量拷贝。换句话说，一个变量经 volatile修饰后在所有线程中必须是同步的；任何线程中改变了它的值，所有其他线程立即获取到了相同的值。理所当然的，volatile修饰的变量 存取时比一般变量消耗的资源要多一点，因为线程有它自己的变量拷贝更为高效。
既然volatile关键字已经实现了线程间数据同步，又要synchronized干什么呢？呵呵，它们之间有两点不同。首 先，synchronized获得并释放监视器——如果两个线程使用了同一个对象锁，监视器能强制保证代码块同时只被一个线程所执行——这是众所周知的事 实。但是，synchronized也同步内存：事实上，synchronized在“主”内存区域同步整个线程的内存。因此，执行geti3()方法做 了如下几步：
1. 线程请求获得监视this对象的对象锁（假设未被锁，否则线程等待直到锁释放）
2. 线程内存的数据被消除，从“主”内存区域中读入（Java虚拟机能优化此步。。。[后面的不知道怎么表达,汗]）
3. 代码块被执行
4. 对于变量的任何改变现在可以安全地写到“主”内存区域中（不过geti3()方法不会改变变量值）
5. 线程释放监视this对象的对象锁
因此volatile只是在线程内存和“主”内存间同步某个变量的值，而synchronized通过锁定和解锁某个监视器同步所有变量的值。显然 synchronized要比volatile消耗更多资源。
