本文介绍了并发的概念、线程的实现方式、线程生命周期、关键操作方法以及使用Object.wait()和Object.notify()解决线程同步问题的示例。
在介绍线程之前，大家应该知道什么叫并发。并发：电脑CPU可以同时为电脑相应程序分配相应的时间片让电脑去同时执行一些程序。比如电脑可以同时打印、听歌、看新闻，然后CPU会为这些程序分配相应的时间片去处理。每一个程序的运行就是一个线程，比如单独的听歌就是一条线程。其实说是CPU分配相应时间片让各线程同时运行，只是CPU时间片切换太快，让人感觉是在同时运行而已。
接下来开始介绍线程。
首先实现线程的两种方式：继承java.lang.Thread类和实现Java.lang.Runnable接口。
一：通过继承Thread类
我们将该线程所执行的功能写进run方法，当该类继承Thread类后，该方法的就会覆盖父类的run方法。run方法一般为一个无限循环结构，我们需要设定一个条件跳出循环，例如本例如果count减到1跳出循环。单单写了run（）方法，线程不会运行，在通过继承Thread类的方式中，我们需要通过创建一个类对象，然后通过类对象调用start（）方法将线程运行，这是与实现Runnable接口所不同的一点。
二：通过实现 Runnable接口
当我们线程与Swing相结合的时候，我们就需要使该类继承JFrame类，Java中不支持多继承，因此我们这是就需要实现Runnable接口。其实不难理解，接口大家都知道，接口内的方法都为空方法，该类实现了该接口完成run（）方法。通过implements Runnable 启动新线程步骤：
1：创建Runnable对象；
2：通过该对象创建Thread实例；
3：通过Thread（）实例的strat（）方法启动线程。并执行run（）方法。
代码如下：
三：线程的生命周期：
线程的生命状态包括：出生、就绪、运行、等待、休眠、阻塞、和死亡7种生命状态。
四：线程的重点操作方法的解释：
在JAVA中，是没有类似于PV操作、进程互斥等相关的方法的。JAVA的进程同步是通过synchronized()来实现的，需要说明的是，JAVA的synchronized()方法类似于操作系统概念中的互斥内存块，在JAVA中的Object类型中，都是带有一个内存锁的，在有线程获取该内存锁后，其它线程无法访问该内存，从而实现JAVA中简单的同步、互斥操作。明白这个原理，就能理解为什么synchronized(this)与synchronized(static XXX)的区别了，synchronized就是针对内存区块申请内存锁，this关键字代表类的一个对象，所以其内存锁是针对相同对象的互斥操作，而static成员属于类专有，其内存空间为该类所有成员共有，这就导致synchronized()对static成员加锁，相当于对类加锁，也就是在该类的所有成员间实现互斥，在同一时间只有一个线程可访问该类的实例。如果只是简单的想要实现在JAVA中的线程互斥，明白这些基本就已经够了。但如果需要在线程间相互唤醒的话就需要借助Object.wait(), Object.nofity()了。
Obj.wait()，与Obj.notify()必须要与synchronized(Obj)一起使用，也就是wait,与notify是针对已经获取了Obj锁进行操作，从语法角度来说就是Obj.wait(),Obj.notify必须在synchronized(Obj){...}语句块内。从功能上来说wait就是说线程在获取对象锁后，主动释放对象锁，同时本线程休眠。直到有其它线程调用对象的notify()唤醒该线程，才能继续获取对象锁，并继续执行。相应的notify()就是对对象锁的唤醒操作。但有一点需要注意的是notify()调用后，并不是马上就释放对象锁的，而是在相应的synchronized(){}语句块执行结束，自动释放锁后，JVM会在wait()对象锁的线程中随机选取一线程，赋予其对象锁，唤醒线程，继续执行。这样就提供了在线程间同步、唤醒的操作。Thread.sleep()与Object.wait()二者都可以暂停当前线程，释放CPU控制权，主要的区别在于Object.wait()在释放CPU同时，释放了对象锁的控制。
单单在概念上理解清楚了还不够，需要在实际的例子中进行测试才能更好的理解。对Object.wait()，Object.notify()的应用最经典的例子，应该是三线程打印ABC的问题了吧，这是一道比较经典的面试题，题目要求如下：
建立三个线程，A线程打印10次A，B线程打印10次B,C线程打印10次C，要求线程同时运行，交替打印10次ABC。这个问题用Object的wait()，notify()就可以很方便的解决。代码如下：
- public class MyThreadPrinter2 implements Runnable {
- private String name;
- private Object prev;
- private Object self;
- private MyThreadPrinter2(String name, Object prev, Object self) {
- this.name = name;
- this.prev = prev;
- this.self = self;
- }
- @Override
- public void run() {
- int count = 10;
- while (count > 0) {
- synchronized (prev) {
- synchronized (self) {
- System.out.print(name);
- count--;
- self.notify();
- }
- try {
- prev.wait();
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- Object a = new Object();
- Object b = new Object();
- Object c = new Object();
- MyThreadPrinter2 pa = new MyThreadPrinter2("A", c, a);
- MyThreadPrinter2 pb = new MyThreadPrinter2("B", a, b);
- MyThreadPrinter2 pc = new MyThreadPrinter2("C", b, c);
- new Thread(pa).start();
- new Thread(pb).start();
- new Thread(pc).start(); }
- }
先来解释一下其整体思路，从大的方向上来讲，该问题为三线程间的同步唤醒操作，主要的目的就是ThreadA->ThreadB->ThreadC->ThreadA循环执行三个线程。为了控制线程执行的顺序，那么就必须要确定唤醒、等待的顺序，所以每一个线程必须同时持有两个对象锁，才能继续执行。一个对象锁是prev，就是前一个线程所持有的对象锁。还有一个就是自身对象锁。主要的思想就是，为了控制执行的顺序，必须要先持有prev锁，也就前一个线程要释放自身对象锁，再去申请自身对象锁，两者兼备时打印，之后首先调用self.notify()释放自身对象锁，唤醒下一个等待线程，再调用prev.wait()释放prev对象锁，终止当前线程，等待循环结束后再次被唤醒。运行上述代码，可以发现三个线程循环打印ABC，共10次。程序运行的主要过程就是A线程最先运行，持有C,A对象锁，后释放A,C锁，唤醒B。线程B等待A锁，再申请B锁，后打印B，再释放B，A锁，唤醒C，线程C等待B锁，再申请C锁，后打印C，再释放C,B锁，唤醒A。看起来似乎没什么问题，但如果你仔细想一下，就会发现有问题，就是初始条件，三个线程按照A,B,C的顺序来启动，按照前面的思考，A唤醒B，B唤醒C，C再唤醒A。但是这种假设依赖于JVM中线程调度、执行的顺序。具体来说就是，在main主线程启动ThreadA后，需要在ThreadA执行完，在prev.wait()等待时，再切回线程启动ThreadB，ThreadB执行完，在prev.wait()等待时，再切回主线程，启动ThreadC，只有JVM按照这个线程运行顺序执行，才能保证输出的结果是正确的。而这依赖于JVM的具体实现。考虑一种情况，如下：如果主线程在启动A后，执行A，过程中又切回主线程，启动了ThreadB,ThreadC，之后，由于A线程尚未释放self.notify，也就是B需要在synchronized(prev)处等待，而这时C却调用synchronized(prev)获取了对b的对象锁。这样，在A调用完后，同时ThreadB获取了prev也就是a的对象锁，ThreadC的执行条件就已经满足了，会打印C，之后释放c,及b的对象锁，这时ThreadB具备了运行条件，会打印B，也就是循环变成了ACBACB了。这种情况，可以通过在run中主动释放CPU，来进行模拟。代码如下：
- public void run() {
- int count = 10;
- while (count > 0) {
- synchronized (prev) {
- synchronized (self) {
- System.out.print(name);
- count--;
- try{
- Thread.sleep(1);
- }
- catch (InterruptedException e){
- e.printStackTrace();
- }
- self.notify();
- }
- try {
- prev.wait();
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
运行后的打印结果就变成了ACBACB了。为了避免这种与JVM调度有关的不确定性。需要让A,B,C三个线程以确定的顺序启动，最终代码如下：
- public class MyThreadPrinter2 implements Runnable {
- private String name;
- private Object prev;
- private Object self;
- private MyThreadPrinter2(String name, Object prev, Object self) {
- this.name = name;
- this.prev = prev;
- this.self = self;
- }
- @Override
- public void run() {
- int count = 10;
- while (count > 0) {
- synchronized (prev) {
- synchronized (self) {
- System.out.print(name);
- count--;
- try{
- Thread.sleep(1);
- }
- catch (InterruptedException e){
- e.printStackTrace();
- }
- self.notify();
- }
- try {
- prev.wait();
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- Object a = new Object();
- Object b = new Object();
- Object c = new Object();
- MyThreadPrinter2 pa = new MyThreadPrinter2("A", c, a);
- MyThreadPrinter2 pb = new MyThreadPrinter2("B", a, b);
- MyThreadPrinter2 pc = new MyThreadPrinter2("C", b, c);
- new Thread(pa).start();
- Thread.sleep(10);
- new Thread(pb).start();
- Thread.sleep(10);
- new Thread(pc).start();
- Thread.sleep(10);
- }
- }
这样才可以完美的解决该问题。通过这个例子也是想说明一下，很多理论、概念如Obj.wait(),Obj.notify()等，理解起来，比较简单，但是在实际的应用当中，这里却是往往出现问题的地方。需要更加深入的理解。并在解决问题的过程中不断加深对概念的掌握。
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