Java中的多线程
对于直接继承Thread的类来说，代码大致框架是：
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class 类名 extends Thread{方法1;方法2；…public void run(){// other code…}属性1；属性2；…} |
先看一个简单的例子：
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/** * @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(); h2.run(); } private String name;} |
【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
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：
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public static void main(String[] args) { hello h1=new hello("A"); hello h2=new hello("B"); h1.start(); h2.start(); } |
然后运行程序，输出的可能的结果如下：
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：
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public synchronized void start() { /** * This method is not invoked for the main method thread or "system" * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added * to this method in the future may have to also be added to the VM. * * A zero status value corresponds to state "NEW". */ if (threadStatus != 0 || this != me) throw new IllegalThreadStateException(); group.add(this); start0(); if (stopBeforeStart) { stop0(throwableFromStop); }}private native void start0(); |
注意我用红色加粗的那一条语句，说明此处调用的是start0（）。并且这个这个方法用了native关键字，次关键字表示调用本地操作系统的函数。因为多线程的实现需要本地操作系统的支持。
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：
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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：
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/** * @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：
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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。
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/** * @author Rollen-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 main(String[] args) { hello h1 = new hello(); hello h2 = new hello(); hello h3 = new hello(); h1.start(); h2.start(); h3.start(); } private int count = 5;} |
【运行结果】：
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
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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 main(String [] args) { MyThread my = 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。
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/** * @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
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/** * @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：
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/** * @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：
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/** * @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：
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/** * @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。
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/** * @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：
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/** * @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。
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/** * @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：
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/** * @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】：
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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：
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/** * @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）
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【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。
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/** * @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）
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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。
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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。
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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：
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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(); }} |
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