4_多线程

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本文详细介绍了Java中线程的创建、同步、通信等核心概念，包括使用Thread类和Runnable接口创建线程，线程同步的synchronized关键字用法，以及wait、notify等线程间通信方法。

##1、用Thread类创建线程
###（1）为了实现多线程，需要编写一个继承了Thread类的子类，子类要覆盖Thread类中的run函数，代码写在run函数中

###（2）启动一个线程应该调用Thread子类对象的start()方法，调用后JVM会启动该线程的run方法

###（3）一个线程对象只能启动一个线程，无论调用多少次start方法

###（4）示例

public class ThreadDemo
{
    public static void main(String args[])
    {
        new TestThread().start();
        while ( true )
        {
            System.out.println("main thread is running");
        }
    }
}



class TestThread extends Thread
{
    public void run()
    {
        while (true)
        {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");
        }
    }
}

##2、用Runnable接口创建线程
###（1）使用 Thread(Runnable target)方法，传递一个实现了Runnable接口的类对象

###（2）示例

public class ThreadDemo
{
    public static void main(String args[])
    {
        TestThread tt = new TestThread();

        Thread t = new Thread(tt);
        t.start();            


        while ( true )
        {
            System.out.println("main thread is running");
        }
    }
}


class TestThread implements Runnable
{
    public void run()
    {
        while (true)
        {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");
        }
    }
}

###（3）实现Runnable接口相比继承Thread的好处
####1° 适合多个相同程序代码的线程处理同一资源的情况

####2° 有利于程序的健壮性

例如：

//多线程卖票程序
public class ThreadDemo
{
    public static void main(String args[] )
    {
        ThreadTest t = new ThreadTest();
        new Thread(t).start();
        new Thread(t).start();
        new Thread(t).start();
        new Thread(t).start();
    }
}

class ThreadTest implements Runnable
{
    private int tickets = 100;

    public void run()
    {
        while (true)
        {
            if ( tickets > 0 )
            {
                System.out.println( Thread.currentThread().getName()
                   +"is saling ticket " + ticket--);
            }
        }
    }
 }

##4 后台线程
###（1）只要有一个前台线程在运行，这个Java进程便不会结束

###（2）当进程中只有后台线程运行时，进程结束

###（3）在调用start()方法之前，setDaemon(true)可以将线程变为后台线程

##5 联合线程
###（1）join方法用于在当前调用的语句处加入某线程，等待直到加入的线程运行结束, 然后才能继续向下执行下面的语句

##6 线程同步 synchronized

###（1）synchronized是Java中的关键字，是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种：
####1. 修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；
####2. 修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；
####3. 修改一个静态的方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象；
####4. 修改一个类，其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象。

####1 修饰一个代码块

#####一个线程访问一个对象中的synchronized(this)同步代码块时，其他试图访问该对象的线程将被阻塞。

//【Demo1】：synchronized的用法

class SyncThread implements Runnable 
{
    private static int count;

    public SyncThread() 
    {
        count = 0;
    }

    public  void run() 
    {
        synchronized(this) 
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++) 
            {
                try 
                {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 
                        ":" + (count++));
                    
                    Thread.sleep(100);
                } 
                catch (InterruptedException e) 
                {
                    e.printStackTrace();
                }
           }
       }
    }

   public int getCount() 
   {
       return count;
   }
}

//SyncThread的调用：
SyncThread syncThread = new SyncThread();
Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1");
Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2");
thread1.start();
thread2.start();



//【Demo2】：多个线程访问synchronized和非synchronized代码块

class Counter implements Runnable
{
    private int count;

    public Counter() 
    {
        count = 0;
    }

    public void countAdd() 
    {
        synchronized(this) 
        {
            for (int i = 0; i < 5; i ++) 
            {
                try 
                {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 
                        ":" + (count++));
           
                    Thread.sleep(100);
                } 
                catch (InterruptedException e) 
                {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
   }

   //非synchronized代码块，未对count进行读写操作，所以可以不用synchronized
   public void printCount() 
   {
       for (int i = 0; i < 5; i ++) 
       {
           try 
           {
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 
                    " count:" + count);
        
               Thread.sleep(100);
           } 
           catch (InterruptedException e) 
           {
               e.printStackTrace();
           }
      }
   }

   public void run() 
   {
       String threadName = Thread.currentThread().getName();
  
       if (threadName.equals("A")) 
       {
           countAdd();
       } 
       else if (threadName.equals("B")) 
       {
           printCount();
       }
   }
}

//调用代码:
Counter counter = new Counter();
Thread thread1 = new Thread(counter, "A");
Thread thread2 = new Thread(counter, "B");
thread1.start();
thread2.start();

#####从上面的结果中可以看出一个线程访问一个对象的synchronized代码块时，别的线程可以访问该对象的非synchronized代码块而不受阻塞。指定要给某个对象加锁

//【Demo3】:指定要给某个对象加锁
/**银行账户类 */

class Account 
{
    String name;
    float amount;

    public Account(String name, float amount) 
    {
        this.name = name;
        this.amount = amount;
    }

    //存钱
    public  void deposit(float amt) 
    {
        amount += amt;
  
        try 
        {
            Thread.sleep(100);
        } 
        catch (InterruptedException e) 
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //取钱
    public  void withdraw(float amt) 
    {
        amount -= amt;
  
        try 
        {
            Thread.sleep(100);
        } 
        catch (InterruptedException e) 
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public float getBalance() 
    {
        return amount;
    }
}

//账户操作类

class AccountOperator implements Runnable
{
    private Account account;

    public AccountOperator(Account account) 
    {
        this.account = account;
    }

    public void run() 
    {
        synchronized (account) 
        {
            account.deposit(500);
            account.withdraw(500);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 
                  ":" + account.getBalance());
        }
    }
}


//调用代码:

Account account = new Account("zhang san", 10000.0f);
AccountOperator accountOperator = new AccountOperator(account);

final int THREAD_NUM = 5;
Thread threads[] = new Thread[THREAD_NUM];

for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i ++) 
{
    threads[i] = new Thread(accountOperator, "Thread" + i);
    threads[i].start();
}

#####当有一个明确的对象作为锁时，就可以用类似下面这样的方式写程序。

public void method3(SomeObject obj)
{
   //obj 锁定的对象
   synchronized(obj)
   {
       // todo
   }
}

#####当没有明确的对象作为锁，只是想让一段代码同步时，可以创建一个特殊的对象来充当锁：

class Test implements Runnable
{

    private byte[] lock = new byte[0];  // 特殊的instance变量

    public void method()
    {
        synchronized(lock) 
        {
            // todo 同步代码块
        }
    }

    public void run() 
    {
    }
}

#####说明：零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济――查看编译后的字节码：生成零长度的byte[]对象只需3条操作码，而Object lock = new Object()则需要7行操作码。

####2 修饰一个方法

#####Synchronized修饰一个方法很简单，就是在方法的前面加synchronized，public synchronized void method(){//todo}; synchronized修饰方法和修饰一个代码块类似，只是作用范围不一样，修饰代码块是大括号括起来的范围，而修饰方法范围是整个函数。如将【Demo1】中的run方法改成如下的方式，实现的效果一样。

//【Demo4】：synchronized修饰一个方法
public synchronized void run() 
{
    for (int i = 0; i < 5; i ++) 
    {
        try 
        {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 
                ":" + (count++));
            Thread.sleep(100);
        } 
        catch (InterruptedException e) 
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

#####Synchronized作用于整个方法的写法。

写法一：

public synchronized void method()
{
    // todo
}

写法二：

public void method()
{
    synchronized(this) 
    {
        // todo
    }
}

#####写法一修饰的是一个方法，写法二修饰的是一个代码块，但写法一与写法二是等价的，都是锁定了整个方法时的内容。

#####在用synchronized修饰方法时要注意以下几点：
######1. synchronized关键字不能继承。虽然可以使用synchronized来定义方法，但synchronized并不属于方法定义的一部分，因此，synchronized关键字不能被继承。如果在父类中的某个方法使用了synchronized关键字，而在子类中覆盖了这个方法，在子类中的这个方法默认情况下并不是同步的，而必须显式地在子类的这个方法中加上synchronized关键字才可以。当然，还可以在子类方法中调用父类中相应的方法，这样虽然子类中的方法不是同步的，但子类调用了父类的同步方法，因此，子类的方法也就相当于同步了。这两种方式的例子代码如下：

//在子类方法中加上synchronized关键字
class Parent 
{
    public synchronized void method() { }
}

class Child extends Parent 
{
   public synchronized void method() { }
}


//在子类方法中调用父类的同步方法
class Parent 
{
    public synchronized void method() {   }
}

class Child extends Parent 
{
    public void method() 
    { 
        super.method();   
    }
}

#####在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。

#####构造方法不能使用synchronized关键字，但可以使用synchronized代码块来进行同步。

####3 修饰一个静态的方法
#####Synchronized也可修饰一个静态方法，用法如下：

public synchronized static void method() 
{
    // todo
}

#####我们知道静态方法是属于类的而不属于对象的。同样的，synchronized修饰的静态方法锁定的是这个类的所有对象。我们对Demo1进行一些修改如下：

//【Demo5】：synchronized修饰静态方法/**
//* 同步线程*/

class SyncThread implements Runnable 
{
    private static int count;

    public SyncThread() 
    {
        count = 0;
    }

    public synchronized static void method() 
    {
        for (int i = 0; i < 5; i ++) 
        {
            try 
            {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 
                     ":" + (count++));
                Thread.sleep(100);
            } 
            catch (InterruptedException e) 
            {
                e.printStackTrace();
            }
        }
   }

   public synchronized void run() 
   {
       method();
   }
}

//调用代码:
SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
thread1.start();
thread2.start();

#####结果如下：
#####SyncThread1:0 SyncThread1:1 SyncThread1:2 SyncThread1:3 SyncThread1:4 SyncThread2:5 SyncThread2:6 SyncThread2:7 SyncThread2:8 SyncThread2:9syncThread1和syncThread2是SyncThread的两个对象，但在thread1和thread2并发执行时却保持了线程同步。这是因为run中调用了静态方法method，而静态方法是属于类的，所以syncThread1和syncThread2相当于用了同一把锁。这与Demo1是不同的。

####4 修饰一个类
#####Synchronized还可作用于一个类，用法如下：

class ClassName 
{
    public void method() 
    {
        synchronized(ClassName.class) 
        {
            // todo
        }
    }
}

#####我们把Demo5再作一些修改。

//【Demo6】:修饰一个类
/*** 同步线程*/

class SyncThread implements Runnable 
{
    private static int count;

    public SyncThread() 
    {
        count = 0;
    }

    public static void method() 
    {
        synchronized(SyncThread.class) 
        {
            for (int i = 0; i < 5; i ++) 
            {
                try 
                {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 
                         ":" + (count++));
                    Thread.sleep(100);
                } 
                catch (InterruptedException e) 
                {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public synchronized void run() 
    {
        method();
    }
}

#####其效果和【Demo5】是一样的，
#####synchronized作用于一个类T时，是给这个类T加锁，T的所有对象用的是同一把锁。

####总结：
#####A. 无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，如果它作用的对象是非静态的，则它取得的锁是对象；

#####B. 如果synchronized作用的对象是一个静态方法或一个类，则它取得的锁是对类，该类所有的对象同一把锁。

#####C. 每个对象只有一个锁（lock）与之相关联，谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。

#####D. 实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。

##7 线程间的通信
###（1）wait()