攻克学习多线程时碰到的难题(zz)
接触多线程已经不少时间了,也做了不少事情,但是一直觉得用起来不那么顺手,在debug的时候,往往会比较担心在同步上出什么问题,想起"程序员最怕的是自己写的代码"这句话,觉得真是不假.
终于有一天,我觉得是时候把这个问题弄清楚了,所以,我就在网上找相关的内容看,结果竟然是找不到在我这个阶段应该看的,不是太简单,就是一笔带过,不知所云.
废了九牛二虎之力,终于差不多弄清楚了,其中有不少误区,以前认为的和真理相差甚大.想起自己花费的时间,真是觉得有点多,所以把它写出来,一是防止自己以后又会忘掉,二是给像我一样的似懂非懂者留下一点可以参考的东东.
闲话少说,转入正题!
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先从线程的创建说起.线程的创建一共有两种形式:
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一种是继承自Thread类.Thread 类是一个具体的类，即不是抽象类，该类封装了线程的行为。要创建一个线程，程序员必须创建一个从 Thread 类导出的新类。程序员通过覆盖 Thread 的 run() 函数来完成有用的工作。用户并不直接调用此函数；而是通过调用 Thread 的 start() 函数，该函数再调用 run()。
例如:
public class Test extends Thread{
public Test(){
}
public static void main(String args[]){
Test t1 = new Test();
Test t2 = new Test();
t1.start();
t2.start();
}
public void run(){
//do thread's things
}
}
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另一种是实现Runnable接口,此接口只有一个函数，run()，此函数必须由实现了此接口的类实现。
例如:
public class Test implements Runnable{
Thread thread1;
Thread thread2;
public Test(){
thread1 = new Thread(this,"1");
thread2 = new Thread(this,"2");
}
public static void main(String args[]){
Test t = new Test();
t.startThreads();
}
public void run(){
//do thread's things
}
public void startThreads(){
thread1.start();
thread2.start();
}
}
两种创建方式差别不大,第一种因为继承自Thread,只创建了自身对象,第二种还得创建Thread对象.但是当你想继承某一其它类时,你只能用后一种方式.大多数人偏爱后一种的原因大概也在于此吧.
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下面我们来讲synchronized的4种用法吧:
1.方法声明时使用,放在范围操作符(public等)之后,返回类型声明(void等)之前.这时,线程获得的是成员锁,即一次只能有一个线程进入该方法,其他线程要想在此时调用该方法,只能排队等候,当前线程(就是在synchronized方法内部的线程)执行完该方法后,别的线程才能进入.
例如:
public synchronized void synMethod() {
//方法体
}
2.对某一代码块使用,synchronized后跟括号,括号里是变量,这样,一次只有一个线程进入该代码块.此时,线程获得的是成员锁.例如:
public int synMethod(int a1){
synchronized(a1) {
//一次只能有一个线程进入
}
}
3.synchronized后面括号里是一对象,此时,线程获得的是对象锁.例如:
public class MyThread implements Runnable {
public static void main(String args[]) {
MyThread mt = new MyThread();
Thread t1 = new Thread(mt, "t1");
Thread t2 = new Thread(mt, "t2");
Thread t3 = new Thread(mt, "t3");
Thread t4 = new Thread(mt, "t4");
Thread t5 = new Thread(mt, "t5");
Thread t6 = new Thread(mt, "t6");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
t6.start();
}
public void run() {
synchronized (this) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
}
对于3,如果线程进入,则得到当前对象锁,那么别的线程在该类所有对象上的任何操作都不能进行.在对象级使用锁通常是一种比较粗糙的方法。为什么要将整个对象都上锁，而不允许其他线程短暂地使用对象中其他同步方法来访问共享资源？如果一个对象拥有多个资源，就不需要只为了让一个线程使用其中一部分资源，就将所有线程都锁在外面。由于每个对象都有锁，可以如下所示使用虚拟对象来上锁：
class FineGrainLock {
MyMemberClass x, y;
Object xlock = new Object(), ylock = new Object();
public void foo() {
synchronized(xlock) {
//access x here
}
//do something here - but don't use shared resources
synchronized(ylock) {
//access y here
}
}
public void bar() {
synchronized(this) {
//access both x and y here
}
//do something here - but don't use shared resources
}
}
4.synchronized后面括号里是类,此时,线程获得的是对象锁.例如:
class ArrayWithLockOrder{
private static long num_locks = 0;
private long lock_order;
private int[] arr;
public ArrayWithLockOrder(int[] a)
{
arr = a;
synchronized(ArrayWithLockOrder.class) {//-----这里
num_locks++; // 锁数加 1。
lock_order = num_locks; // 为此对象实例设置唯一的 lock_order。
}
}
public long lockOrder()
{
return lock_order;
}
public int[] array()
{
return arr;
}
}
class SomeClass implements Runnable
{
public int sumArrays(ArrayWithLockOrder a1,
ArrayWithLockOrder a2)
{
int value = 0;
ArrayWithLockOrder first = a1; // 保留数组引用的一个
ArrayWithLockOrder last = a2; // 本地副本。
int size = a1.array().length;
if (size == a2.array().length)
{
if (a1.lockOrder() > a2.lockOrder()) // 确定并设置对象的锁定
{ // 顺序。
first = a2;
last = a1;
}
synchronized(first) { // 按正确的顺序锁定对象。
synchronized(last) {
int[] arr1 = a1.array();
int[] arr2 = a2.array();
for (int i=0; i<size; i++)
value += arr1[i] + arr2[i];
}
}
}
return value;
}
public void run() {
//...
}
}
对于4,如果线程进入,则线程在该类中所有操作不能进行,包括静态变量和静态方法,实际上,对于含有静态方法和静态变量的代码块的同步,我们通常用4来加锁.
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下面谈一谈一些常用的方法:
wait(),wait(long),notify(),notifyAll()等方法是当前类的实例方法,
wait()是使持有对象锁的线程释放锁;
wait(long)是使持有对象锁的线程释放锁时间为long(毫秒)后,再次获得锁,wait()和wait(0)等价;
notify()是唤醒一个正在等待该对象锁的线程,如果等待的线程不止一个,那么被唤醒的线程由jvm确定;
notifyAll是唤醒所有正在等待该对象锁的线程.
在这里我也重申一下,我们应该优先使用notifyAll()方法,因为唤醒所有线程比唤醒一个线程更容易让jvm找到最适合被唤醒的线程.
对于上述方法,只有在当前线程中才能使用,否则报运行时错误java.lang.IllegalMonitorStateException: current thread not owner.
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下面,我谈一下synchronized和wait()、notify()等的关系:
其实用生产者/消费者这个例子最好说明他们之间的关系了:
public class test {
public static void main(String args[]) {
Semaphore s = new Semaphore(1);
Thread t1 = new Thread(s, "producer1");
Thread t2 = new Thread(s, "producer2");
Thread t3 = new Thread(s, "producer3");
Thread t4 = new Thread(s, "consumer1");
Thread t5 = new Thread(s, "consumer2");
Thread t6 = new Thread(s, "consumer3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
t6.start();
}
}
class Semaphore
implements Runnable {
private int count;
public Semaphore(int n) {
this.count = n;
}
public synchronized void acquire() {
while (count == 0) {
try {
wait();
}
catch (InterruptedException e) {
//keep trying
}
}
count--;
}
public synchronized void release() {
while (count == 10) {
try {
wait();
}
catch (InterruptedException e) {
//keep trying
}
}
count++;
notifyAll(); //alert a thread that's blocking on this semaphore
}
public void run() {
while (true) {
if (Thread.currentThread().getName().substring(0,8).equalsIgnoreCase("consumer")) {
acquire();
}
else if (Thread.currentThread().getName().substring(0,8).equalsIgnoreCase("producer")) {
release();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + count);
}
}
}
生产者生产,消费者消费,一般没有冲突,但当库存为0时,消费者要消费是不行的,但当库存为上限(这里是10)时,生产者也不能生产.请好好研读上面的程序,你一定会比以前进步很多.
上面的代码说明了synchronized和wait,notify没有绝对的关系,在synchronized声明的方法、代码块中,你完全可以不用 wait,notify等方法,但是,如果当线程对某一资源存在某种争用的情况下,你必须适时得将线程放入等待或者唤醒.
