javaSe-多线程
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wersdffg 发表于6年前
javaSe-多线程
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移动开发云端新模式探索实践 >>>   

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  java 中的多线程

java中要想实现多线程,有两种手段,一种是继续Thread类,另外一种是实现Runable接口。

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extendsThread{
方法1;
方法2;
publicvoidrun(){
// 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
* */
classhelloextendsThread {
publichello() {
}
publichello(String name) {
this.name = name;
}
publicvoidrun() {
for(inti =0; i <5; i++) {
System.out.println(name +"运行 "+ i);
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello h1=newhello("A");
hello h2=newhello("B");
h1.run();
h2.run();
}
privateString 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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publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello h1=newhello("A");
hello h2=newhello("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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publicsynchronizedvoidstart() {
/**
* 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)
thrownewIllegalThreadStateException();
group.add(this);
start0();
if(stopBeforeStart) {
stop0(throwableFromStop);
}
}
privatenativevoidstart0();

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implementsRunnable{
方法1;
方法2;
publicvoidrun(){
// 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
* */
classhelloimplementsRunnable {
publichello() {
}
publichello(String name) {
this.name = name;
}
publicvoidrun() {
for(inti =0; i <5; i++) {
System.out.println(name +"运行 "+ i);
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello h1=newhello("线程A");
Thread demo=newThread(h1);
hello h2=newhello("线程B");
Thread demo1=newThread(h2);
demo.start();
demo1.start();
}
privateString 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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classThreadimplementsRunnable {
//…
publicvoidrun() {
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,ThreadRunnable都实现了run方法,这种操作模式其实就是代理模式。关于代理模式,我曾经写过一个小例子呵呵,大家有兴趣的话可以看一下:http://www.cnblogs.com/rollenholt/archive/2011/08/18/2144847.html

ThreadRunnable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
* */
classhelloextendsThread {
publicvoidrun() {
for(inti =0; i <7; i++) {
if(count >0) {
System.out.println("count= "+ count--);
}
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello h1 =newhello();
hello h2 =newhello();
hello h3 =newhello();
h1.start();
h2.start();
h3.start();
}
privateintcount =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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/**
* @author Rollen-Holt 继承Thread类,不能资源共享
* */
classhelloimplementsRunnable {
publicvoidrun() {
for(inti =0; i <7; i++) {
if(count >0) {
System.out.println("count= "+ count--);
}
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello he=newhello();
newThread(he).start();
}
privateintcount =5;
}

【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
* */
classhelloimplementsRunnable {
publicvoidrun() {
for(inti =0; i <3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello he =newhello();
newThread(he,"A").start();
newThread(he,"B").start();
newThread(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。

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
* */
classhelloimplementsRunnable {
publicvoidrun() {
for(inti =0; i <3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello he =newhello();
Thread demo =newThread(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
* */
classhelloimplementsRunnable {
publicvoidrun() {
for(inti =0; i <3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello he =newhello();
Thread demo =newThread(he,"线程");
demo.start();
for(inti=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
* */
classhelloimplementsRunnable {
publicvoidrun() {
for(inti =0; i <3; i++) {
try{
Thread.sleep(2000);
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello he =newhello();
Thread demo =newThread(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
* */
classhelloimplementsRunnable {
publicvoidrun() {
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");
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello he =newhello();
Thread demo =newThread(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

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
* */
classhelloimplementsRunnable {
publicvoidrun() {
while(true) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"在运行");
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello he =newhello();
Thread demo =newThread(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
* */
classhelloimplementsRunnable {
publicvoidrun() {
for(inti=0;i<5;++i){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"运行"+i);
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
Thread h1=newThread(newhello(),"A");
Thread h2=newThread(newhello(),"B");
Thread h3=newThread(newhello(),"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
* */
classhelloimplementsRunnable {
publicvoidrun() {
for(inti=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();
}
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
Thread h1=newThread(newhello(),"A");
Thread h2=newThread(newhello(),"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
* */
classhelloimplementsRunnable {
publicvoidrun() {
for(inti=0;i<10;++i){
if(count>0){
try{
Thread.sleep(1000);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(count--);
}
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello he=newhello();
Thread h1=newThread(he);
Thread h2=newThread(he);
Thread h3=newThread(he);
h1.start();
h2.start();
h3.start();
}
privateintcount=5;
}

【运行结果】:

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4

3

2

1

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
* */
classhelloimplementsRunnable {
publicvoidrun() {
for(inti=0;i<10;++i){
synchronized(this) {
if(count>0){
try{
Thread.sleep(1000);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(count--);
}
}
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello he=newhello();
Thread h1=newThread(he);
Thread h2=newThread(he);
Thread h3=newThread(he);
h1.start();
h2.start();
h3.start();
}
privateintcount=5;
}

【运行结果】:(每一秒输出一个结果)

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4

3

2

1

【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
* */
classhelloimplementsRunnable {
publicvoidrun() {
for(inti =0; i <10; ++i) {
sale();
}
}
publicsynchronizedvoidsale() {
if(count >0) {
try{
Thread.sleep(1000);
}catch(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(count--);
}
}
publicstaticvoidmain(String[] args) {
hello he =newhello();
Thread h1 =newThread(he);
Thread h2 =newThread(he);
Thread h3 =newThread(he);
h1.start();
h2.start();
h3.start();
}
privateintcount =5;
}

【运行结果】(每秒输出一个)

5

4

3

2

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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classInfo {
publicString getName() {
returnname;
}
publicvoidsetName(String name) {
this.name = name;
}
publicintgetAge() {
returnage;
}
publicvoidsetAge(intage) {
this.age = age;
}
privateString name ="Rollen";
privateintage =20;
}
/**
* 生产者
* */
classProducerimplementsRunnable{
privateInfo info=null;
Producer(Info info){
this.info=info;
}
publicvoidrun(){
booleanflag=false;
for(inti=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
* */
classConsumerimplementsRunnable{
privateInfo info=null;
publicConsumer(Info info){
this.info=info;
}
publicvoidrun(){
for(inti=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
* */
classhello{
publicstaticvoidmain(String[] args) {
Info info=newInfo();
Producer pro=newProducer(info);
Consumer con=newConsumer(info);
newThread(pro).start();
newThread(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?

<!--[if !supportLists]-->1) <!--[endif]-->加入同步

<!--[if !supportLists]-->2) <!--[endif]-->加入等待和唤醒

先来看看加入同步会是如何。

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classInfo {
publicString getName() {
returnname;
}
publicvoidsetName(String name) {
this.name = name;
}
publicintgetAge() {
returnage;
}
publicvoidsetAge(intage) {
this.age = age;
}
publicsynchronizedvoidset(String name,intage){
this.name=name;
try{
Thread.sleep(100);
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
this.age=age;
}
publicsynchronizedvoidget(){
try{
Thread.sleep(100);
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(this.getName()+"<===>"+this.getAge());
}
privateString name ="Rollen";
privateintage =20;
}
/**
* 生产者
* */
classProducerimplementsRunnable {
privateInfo info =null;
Producer(Info info) {
this.info = info;
}
publicvoidrun() {
booleanflag =false;
for(inti =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
* */
classConsumerimplementsRunnable {
privateInfo info =null;
publicConsumer(Info info) {
this.info = info;
}
publicvoidrun() {
for(inti =0; i <25; ++i) {
try{
Thread.sleep(100);
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
this.info.get();
}
}
}
/**
* 测试类
* */
classhello {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
Info info =newInfo();
Producer pro =newProducer(info);
Consumer con =newConsumer(info);
newThread(pro).start();
newThread(con).start();
}
}

【运行结果】:

Rollen<===>20

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

Rollen<===>20

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

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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20ChunGe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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classInfo {
publicString getName() {
returnname;
}
publicvoidsetName(String name) {
this.name = name;
}
publicintgetAge() {
returnage;
}
publicvoidsetAge(intage) {
this.age = age;
}
publicsynchronizedvoidset(String name,intage){
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();
}
publicsynchronizedvoidget(){
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();
}
privateString name ="Rollen";
privateintage =20;
privatebooleanflag=false;
}
/**
* 生产者
* */
classProducerimplementsRunnable {
privateInfo info =null;
Producer(Info info) {
this.info = info;
}
publicvoidrun() {
booleanflag =false;
for(inti =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
* */
classConsumerimplementsRunnable {
privateInfo info =null;
publicConsumer(Info info) {
this.info = info;
}
publicvoidrun() {
for(inti =0; i <25; ++i) {
try{
Thread.sleep(100);
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
this.info.get();
}
}
}
/**
* 测试类
* */
classhello {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
Info info =newInfo();
Producer pro =newProducer(info);
Consumer con =newConsumer(info);
newThread(pro).start();
newThread(con).start();
}
}
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【程序运行结果】:
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ChunGe<===>100
Rollen<===>20
先在看结果就可以知道,之前的问题完全解决。

《完》

PS(写在后面):

本人深知学的太差,所以希望大家能多多指点。另外,关于多线程其实有很多的知识,由于目前我也就知道的不太多,写了一些常用的。虽然在操作系统这门课上学了很多的线程和进程,比如银行家算法等等的,以后有时间在补充,大家有什么好资料可以留个言,大家一起分享一下,谢谢了。

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