趣谈多线程

关键字：多线程，Servlet，面向对象(Object-Oriented)

多线程，如果没有深刻的理解其本质(essential)，操作起来往往会使人昏头转向。

来形象的打一个比喻，也许可以借由咱们自己已有的生活经验，轻松的理解。

张三想靠自己的踏实努力赚钱养家，他选择了卖面包Bread，现在食品安全大家都很在意，为了让客人更放心的购买，他的面包都是现做的（做面包的速度为毫秒级ms），整个流程客人都能清晰了解，早上刚开张，很快就有上班路过的白领过来买面包了。从客人提出需要，到拿到面包离开，整个过程可以大致分为以下几大步骤：

1. 客人选择需要面包的种类；
2. 做面包(Breadmaking)；
3. 放进面包机烤(Bread maker)；
4. 烤熟拿给客人；

……

代码表达如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class Dream{
    public static void main(String[] args){
        final Bakery bakery = new Bakery();
        final Dream dream = new Dream();
        dream.justTODO(bakery);        
    }

    private void justTODO(Bakery bakery){
        do{
            //顾客提出要面包的需求
//做面包
            Bread bread = bakery.makeBread(Bread.Sort.round);
            //顾客得到面包
            .....
        }while(true);
    }
}

class Bakery{
    //面包机
    private BreadMaker breadMaker = new BreadMaker();

    //制作面包
    public Bread makeBread(Bread.Sort sort){
        int water=1;//L
        int flour=50;//g
        Bread bread = new Bread(water, flour);
        ......
        bread = makeMoudle(bread, sort);
        bread = breadMaker.toast(bread);
        return bread;
    }

    //制造面包的形状
    private Bread makeMoudle(Bread bread, Bread.Sort sort){
        .....
        bread.setSort(sort);
        return bread;
    }
}
//面包机
class BreadMaker{
    //烤面包
    public Bread toast(Bread bread){
        .....
        //把面包烤熟
        bread.setState(Bread.BreadState.cooked);
        return bread;
    }
}

//面包
class Bread{
    private int water;
    private int flour;
    private Sort sort = Sort.round;//圆形的、方形的....
    private BreadState state = BreadState.raw;//生的或熟的

    public Bread(int water, int flour){
        this.water = water;
        this.flour = flour;
    }

    public Sort getSort() {
        return sort;
    }

    public void setSort(Sort sort) {
        this.sort = sort;
    }

    public BreadState getState() {
        return state;
    }

    public void setState(BreadState state) {
        this.state = state;
    }

    enum BreadState{
        cooked,//熟的
        raw//生的
    }

    enum Sort{
        square,
        round
    }
}

由于张三现做面包更安全的口号，吸引了很多人，现在他一个人已经忙不过来了，于是他请了一批机器人帮他做。他把做面包的流程都输入机器人，并把工作所需的工具，面、水、面包机等准备好，然后机器人就可以按部就班的生产出面包了。

代码表达如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class Dream{
    public static void main(String[] args){
        final Bakery bakery = new Bakery();
        final Dream dream = new Dream();
        //引进机器人若干
        List<Thread> robots = new ArrayList<Thread>();
        //让机器人熟悉面包店，并写入做面包的指令
        for(int i=0; i<10; i++){
            Thread robot = new Thread(){
                public void run(){
                    dream.justTODO(bakery);                    
                }
            };
            robots.add(robot);
        }
        //机器人们开始工作
        for(Thread robot : robots){
            robot.start();
        }

    }

    private void justTODO(Bakery bakery){
        do{
            //顾客提出要面包的需求
//做面包
            Bread bread = bakery.makeBread(Bread.Sort.round);
            //顾客得到面包
            .....
        }while(true);
    }
}

class Bakery{
    //面包店的公共资源-所有机器人共用的面包机
    private BreadMaker breadMaker = new BreadMaker();

    //机器人执行的逻辑-制作面包
    public Bread makeBread(Bread.Sort sort){
        //商店提供的资源-
//机器人按次排列在工作间，
//每个机器人面前都有水和面，不与其他机器人共用
        int water=1;//L
        int flour=50;//g
        Bread bread = new Bread(water, flour);
        ......
        bread = makeMoudle(bread, sort);
        bread = breadMaker.toast(bread);
        bread = orderedToast(bread);
        return bread;
    }
    
    //机器人执行的逻辑-指定各个机器人排队，依次序来使用面包机烤面包
    private synchronized Bread orderedToast(Bread bread){
        return breadMaker.toast(bread);
    }

    //机器人执行的逻辑-制造面包的形状
    private Bread makeMoudle(Bread bread, Bread.Sort sort){
        .....
        bread.setSort(sort);
        return bread;
    }
}
//面包机
class BreadMaker{
    //烤面包
    public Bread toast(Bread bread){
        .....
        //把面包烤熟
        bread.setState(Bread.BreadState.cooked);
        return bread;
    }
}

//面包
class Bread{
    private int water;
    private int flour;
    private Sort sort = Sort.round;//圆形的、方形的....
    private BreadState state = BreadState.raw;//生的或熟的

    public Bread(int water, int flour){
        this.water = water;
        this.flour = flour;
    }

    public Sort getSort() {
        return sort;
    }

    public void setSort(Sort sort) {
        this.sort = sort;
    }

    public BreadState getState() {
        return state;
    }

    public void setState(BreadState state) {
        this.state = state;
    }

    enum BreadState{
        cooked,//熟的
        raw//生的
    }

    enum Sort{
        square,
        round
    }
}

这里的张三可以理解为每个程序运行时，都需要的main thread，机器人就是可以提高操作效率的workthread。

在Servlet中，控制逻辑中继承的HttpServlet实现ContactsServlet就如同上面的Bakery（面包店）。ContactsServlet中的service方法就如同Bakery中的makeBread方法，service方法时常会在多线程环境中被调用，所以必须注意线程安全。在ContactsServlet中声明的全局变量，或者其他的一些公共资源，就如同Bakery中的Breadmaker。

public class ContactsServlet extends HttpServlet {

    @Override
    public void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        //。。
    }
}

一切编程的本质不是一个概念而已，而是每当遇到困难疑惑，都会主动地去思考并动手验证，从而积累成丰富的经验，丰富的经验是看清本质的基础。