多线程开发（二）
0.参考文献
1.同步方法与同步代码块
在博文多线程开发中提到使用synchronized实现同步有两种方法，一种是同步方法，另外一种是同步代码块。现在根据同样一个问题，分别给出同步方法和同步代码块的实现方法。
1.1同步方法
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package test; public class ThreadDeadLock3 { public static void main(String args[]) { Info info = new Info(); // info作为参数传入两个线程当中 ProducerThread pt = new ProducerThread(info); ConsumerThread ct = new ConsumerThread(info); Thread producer = new Thread(pt, "producer"); Thread consumer = new Thread(ct, "consumer"); Thread consumer2 = new Thread(ct, "consumer2"); producer.start(); consumer.start(); //consumer2.start(); } // 资源类 static class Info { private String name; private String content; boolean flag=false; //getter and setter public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getContent() { return content; } public void setContent(String content) { this.content = content; } // 获取name与content信息 public synchronized void get() { if(!flag) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": "+this.getName() + ":-->" + this.getContent()); flag=false; this.notify(); } // 设置name与content信息 public synchronized void set(String name, String content) { if(flag) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } this.setName(name); this.setContent(content); //System.out.println(Thread.currentThread().getName()); flag=true; //this.notify(); this.notify(); } } // 生产者线程 static class ProducerThread implements Runnable { private Info info = null; // 构造函数，其参数是资源 public ProducerThread(Info info) { this.info = info; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { this.info.set("name" + i, "content" + i); } } } static class ConsumerThread implements Runnable { private Info info = null; // 构造函数，其参数是资源 public ConsumerThread(Info info) { this.info = info; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { this.info.get(); } } } }
上面这个程序的类图如下所示。通过这里类图我们来分析多线程的概念。
- 有两个不同线程，他们分别是ConsumerThread和ProducerThread，他们要访问同一个资源Info。因为get和set方法都是同步方法，所以一次就只能有一个线程可以调用这个方法。调用同步方法需要获得对象的锁，也就是获得info这个对象的锁。只有当同步方法执行完以后才会释放对象所。
- 而在同步代码块中，我们可以看到synchronized (this) {}，其实就是获得当前这个对象的锁。synchronized (this) {}代码块在哪一个类中，就要获取这个类的对象的锁。
- 如果是static方法或者synchronized (this) {}在static方法内部，那么就需要获取类锁。因为静态方法不属于某一个对象，而属于这个类，被所有对象所共有。
- 如果一个线程A获得一个对象obj的锁，则线程B将无法“调用obj中的所有同步方法或者执行同步代码块中代码”，但是假如线程A在获取对象锁以后，发现某个条件不满足，则可以通过调用this.wait();这个方法，让线程A释放掉这个对象的锁。之前因为线程A获得了obj的锁，所以在线程B中调用obj的同步方法的时候被阻塞了。此时线程A已经释放发了obj的锁，则线程B可以继续执行，但是线程B不会自动检测obj上的锁是否被释放，而是需要线程A去提醒说自己已经不在用obj了，因此需要调用this.notify();这个方法。这个方法的作用是让一个等待obj锁的线程由阻塞状态变为就绪状态。如果是this.notifyAll();则是让所有等待obj锁的线程都处于就绪状态。虽然有许多线程处于就绪状态，但是最后只会有一个线程处于运行状态，也就是只有一个线程可以抢到obj锁，但是具体哪一个线程抢到obj锁并不确定。
1.2同步代码块
View Code
package test; public class ThreadDeadLock4 { public static void main(String args[]) { Info info = new Info(); // info作为参数传入两个线程当中 ProducerThread pt = new ProducerThread(info); ConsumerThread ct = new ConsumerThread(info); Thread producer = new Thread(pt, "producer"); Thread consumer = new Thread(ct, "consumer"); Thread consumer2 = new Thread(ct, "consumer2"); producer.start(); consumer.start(); // consumer2.start(); } // 资源类 static class Info { private String name; private String content; boolean flag = false; // getter and setter public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getContent() { return content; } public void setContent(String content) { this.content = content; } // 获取name与content信息 public void get() { synchronized (this) { if (!flag) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + this.getName() + ":-->" + this.getContent()); flag = false; this.notify(); } } // 设置name与content信息 public void set(String name, String content) { synchronized (this) { if (flag) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } this.setName(name); this.setContent(content); // System.out.println(Thread.currentThread().getName()); flag = true; // this.notify(); this.notify(); } } } // 生产者线程 static class ProducerThread implements Runnable { private Info info = null; // 构造函数，其参数是资源 public ProducerThread(Info info) { this.info = info; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { this.info.set("name" + i, "content" + i); } } } static class ConsumerThread implements Runnable { private Info info = null; // 构造函数，其参数是资源 public ConsumerThread(Info info) { this.info = info; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { this.info.get(); } } } }
1.3两种方法的对比
通过对比我们可以看出，同步方法
public synchronized void set(String name, String content) { if(flag) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } this.setName(name); this.setContent(content); //System.out.println(Thread.currentThread().getName()); flag=true; //this.notify(); this.notify(); }
要转变为同步代码块只需要将synchronized关键字提到方法内部即可。
public void set(String name, String content) { synchronized (this) { if (flag) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } this.setName(name); this.setContent(content); // System.out.println(Thread.currentThread().getName()); flag = true; // this.notify(); this.notify(); } }
2.wait()/notify()
wait和notify方法是object的final方法，因此这个方法不能被重写。所以在程序中我们运行wait()，this.wait(),super.wait()都是一样的。都是执行超类Objcet的方法。
通常，多线程之间需要协调工作。例如，浏览器的一个显示图片的线程displayThread想要执行显示图片的任务，必须等待下载线程downloadThread将该图片下载完毕。如果图片还没有下载完，displayThread可以暂停，当downloadThread完成了任务后，再通知displayThread“图片准备完毕，可以显示了”，这时，displayThread继续执行。
以上逻辑简单的说就是：如果条件不满足，则等待。当条件满足时，等待该条件的线程将被唤醒。在Java中，这个机制的实现依赖于wait/notify。等待机制与锁机制是密切关联的。例如：
synchronized(obj) {
while(!condition) {
obj.wait();
}
obj.doSomething();
}
当线程A获得了obj锁后，发现条件condition不满足，无法继续下一处理，于是线程A就wait()，此时释放obj锁。在另一线程B中，如果B更改了某些条件，使得线程A的condition条件满足了，就可以唤醒线程A：
synchronized(obj) {
condition = true;
obj.notify();
}
具体例子如上述“同步代码块”中的代码，单独摘录如下：
// 获取name与content信息 public void get() { synchronized (this) { if (!flag) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + this.getName() + ":-->" + this.getContent()); flag = false; this.notify(); } } // 设置name与content信息 public void set(String name, String content) { synchronized (this) { if (flag) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } this.setName(name); this.setContent(content); // System.out.println(Thread.currentThread().getName()); flag = true;//改变条件，则get方法中的if(!flag)条件不再满足，通过notify可执行if(!flag){}后面的代码 this.notify();//唤醒 } }
需要注意的概念是：
- # 调用obj的wait(), notify()方法前，必须获得obj锁，也就是必须写在synchronized(obj) {...} 代码段内。
- # 调用obj.wait()后，线程A就释放了obj的锁，否则线程B无法获得obj锁，也就无法在synchronized(obj) {...} 代码段内唤醒A。
- # 当obj.wait()方法返回后，线程A需要再次获得obj锁，才能继续执行。
- # 如果A1,A2,A3都在obj.wait()，则B调用obj.notify()只能唤醒A1,A2,A3中的一个（具体哪一个由JVM决定）。
- # obj.notifyAll()则能全部唤醒A1,A2,A3，但是要继续执行obj.wait()的下一条语句，必须获得obj锁，因此，A1,A2,A3只有一个有机会获得锁继续执行，例如A1，其余的需要等待A1释放obj锁之后才能继续执行。
- # 当B调用obj.notify/notifyAll的时候，B正持有obj锁，因此，A1,A2,A3虽被唤醒，但是仍无法获得obj锁。直到B退出synchronized块，释放obj锁后，A1,A2,A3中的一个才有机会获得锁继续执行。
