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攻克学习多线程时碰到的难题

来源： PConline   作者： qlampskyface

接触多线程已经不少时间了,也做了不少事情,但是一直觉得用起来不那么顺手,在debug的时候,往往会比较担心在同步上出什么问题,想起"程序员最怕的是自己写的代码"这句话,觉得真是不假.     终于有一天,我觉得是时候把这个问题弄清楚了,所以,我就在网上找相关的内容看,结果竟然是找不到在我这个阶段应该看的,不是太简单,就是一笔带过,不知所云.     废了九牛二虎之力,终于差不多弄清楚了,其中有不少误区,以前认为的和真理相差甚大.想起自己花费的时间,真是觉得有点多,所以把它写出来,一是防止自己以后又会忘掉,二是给像我一样的似懂非懂者留下一点可以参考的东东.     闲话少说,转入正题!   ---------------------------------     先从线程的创建说起.线程的创建一共有两种形式:   ---------------------------------     一种是继承自Thread类.Thread 类是一个具体的类，即不是抽象类，该类封装了线程的行为。要创建一个线程，程序员必须创建一个从 Thread 类导出的新类。程序员通过覆盖 Thread 的 run() 函数来完成有用的工作。用户并不直接调用此函数；而是通过调用 Thread 的 start() 函数，该函数再调用 run()。         例如:     public class Test extends Thread{       public Test(){       }       public static void main(String args[]){         Test t1 = new Test();         Test t2 = new Test();         t1.start();         t2.start();       }       public void run(){         //do thread's things       }     } ----------------------------         另一种是实现Runnable接口,此接口只有一个函数，run()，此函数必须由实现了此接口的类实现。         例如:     public class Test implements Runnable{       Thread thread1;       Thread thread2;       public Test(){         thread1 = new Thread(this,"1");         thread2 = new Thread(this,"2");       }       public static void main(String args[]){         Test t = new Test();         t.startThreads();       }       public void run(){         //do thread's things       }       public void startThreads(){         thread1.start();         thread2.start();       }     }     两种创建方式差别不大,第一种因为继承自Thread,只创建了自身对象,第二种还得创建Thread对象.但是当你想继承某一其它类时,你只能用后一种方式.大多数人偏爱后一种的原因大概也在于此吧. -------------------------     下面我们来讲synchronized的4种用法吧:     1.方法声明时使用,放在范围操作符(public等)之后,返回类型声明(void等)之前.这时,线程获得的是成员锁,即一次只能有一个线程进入该方法,其他线程要想在此时调用该方法,只能排队等候,当前线程(就是在synchronized方法内部的线程)执行完该方法后,别的线程才能进入.         例如:       public synchronized void synMethod() {         //方法体       }     2.对某一代码块使用,synchronized后跟括号,括号里是变量,这样,一次只有一个线程进入该代码块.此时,线程获得的是成员锁.例如:       public int synMethod(int a1){         synchronized(a1) {           //一次只能有一个线程进入         }       }     3.synchronized后面括号里是一对象,此时,线程获得的是对象锁.例如:   public class MyThread implements Runnable {     public static void main(String args[]) {     MyThread mt = new MyThread();     Thread t1 = new Thread(mt, "t1");     Thread t2 = new Thread(mt, "t2");     Thread t3 = new Thread(mt, "t3");     Thread t4 = new Thread(mt, "t4");     Thread t5 = new Thread(mt, "t5");     Thread t6 = new Thread(mt, "t6");     t1.start();     t2.start();     t3.start();     t4.start();     t5.start();     t6.start();   }   public void run() {     synchronized (this) {       System.out.println(Thread.currentThread().getName());     }   } }       对于3,如果线程进入,则得到当前对象锁,那么别的线程在该类所有对象上的任何操作都不能进行.在对象级使用锁通常是一种比较粗糙的方法。为什么要将整个对象都上锁，而不允许其他线程短暂地使用对象中其他同步方法来访问共享资源？如果一个对象拥有多个资源，就不需要只为了让一个线程使用其中一部分资源，就将所有线程都锁在外面。由于每个对象都有锁，可以如下所示使用虚拟对象来上锁：   class FineGrainLock {    MyMemberClass x, y;    Object xlock = new Object(), ylock = new Object();    public void foo() {       synchronized(xlock) {          //access x here       }       //do something here - but don't use shared resources       synchronized(ylock) {          //access y here       }    }    public void bar() {       synchronized(this) {          //access both x and y here       }       //do something here - but don't use shared resources    }   }     4.synchronized后面括号里是类,此时,线程获得的是对象锁.例如:   class ArrayWithLockOrder{   private static long num_locks = 0;   private long lock_order;   private int[] arr;   public ArrayWithLockOrder(int[] a)   {     arr = a;     synchronized(ArrayWithLockOrder.class) {//-----这里       num_locks++;             // 锁数加 1。       lock_order = num_locks;  // 为此对象实例设置唯一的 lock_order。     }   }   public long lockOrder()   {     return lock_order;   }   public int[] array()   {     return arr;   }   }   class SomeClass implements Runnable  {   public int sumArrays(ArrayWithLockOrder a1,                        ArrayWithLockOrder a2)   {     int value = 0;     ArrayWithLockOrder first = a1;       // 保留数组引用的一个     ArrayWithLockOrder last = a2;        // 本地副本。     int size = a1.array().length;     if (size == a2.array().length)     {       if (a1.lockOrder() > a2.lockOrder())  // 确定并设置对象的锁定       {                                     // 顺序。         first = a2;         last = a1;       }       synchronized(first) {              // 按正确的顺序锁定对象。         synchronized(last) {           int[] arr1 = a1.array();           int[] arr2 = a2.array();           for (int i=0; i<size; i++)             value += arr1[i] + arr2[i];         }       }     }     return value;   }   public void run() {     //...   }   }     对于4,如果线程进入,则线程在该类中所有操作不能进行,包括静态变量和静态方法,实际上,对于含有静态方法和静态变量的代码块的同步,我们通常用4来加锁.   -----------------------------   下面谈一谈一些常用的方法:   wait(),wait(long),notify(),notifyAll()等方法是当前类的实例方法,             wait()是使持有对象锁的线程释放锁;         wait(long)是使持有对象锁的线程释放锁时间为long(毫秒)后,再次获得锁,wait()和wait(0)等价;         notify()是唤醒一个正在等待该对象锁的线程,如果等待的线程不止一个,那么被唤醒的线程由jvm确定;         notifyAll是唤醒所有正在等待该对象锁的线程.         在这里我也重申一下,我们应该优先使用notifyAll()方法,因为唤醒所有线程比唤醒一个线程更容易让jvm找到最适合被唤醒的线程.     对于上述方法,只有在当前线程中才能使用,否则报运行时错误java.lang.IllegalMonitorStateException: current thread not owner.   --------------------------     下面,我谈一下synchronized和wait()、notify()等的关系:     其实用生产者/消费者这个例子最好说明他们之间的关系了:     public class test {   public static void main(String args[]) {     Semaphore s = new Semaphore(1);     Thread t1 = new Thread(s, "producer1");     Thread t2 = new Thread(s, "producer2");     Thread t3 = new Thread(s, "producer3");     Thread t4 = new Thread(s, "consumer1");     Thread t5 = new Thread(s, "consumer2");     Thread t6 = new Thread(s, "consumer3");     t1.start();     t2.start();     t3.start();     t4.start();     t5.start();     t6.start();   }   }   class Semaphore      implements Runnable {   private int count;   public Semaphore(int n) {     this.count = n;   }   public synchronized void acquire() {     while (count == 0) {       try {         wait();       }       catch (InterruptedException e) {         //keep trying       }     }     count--;   }   public synchronized void release() {     while (count == 10) {       try {         wait();       }       catch (InterruptedException e) {         //keep trying       }     }     count++;     notifyAll(); //alert a thread that's blocking on this semaphore   }   public void run() {     while (true) {       if (Thread.currentThread().getName().substring(0,8).equalsIgnoreCase("consumer")) {         acquire();       }       else if (Thread.currentThread().getName().substring(0,8).equalsIgnoreCase("producer")) {         release();       }       System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + count);     }     }   }        生产者生产,消费者消费,一般没有冲突,但当库存为0时,消费者要消费是不行的,但当库存为上限(这里是10)时,生产者也不能生产.请好好研读上面的程序,你一定会比以前进步很多.       上面的代码说明了synchronized和wait,notify没有绝对的关系,在synchronized声明的方法、代码块中,你完全可以不用wait,notify等方法,但是,如果当线程对某一资源存在某种争用的情况下,你必须适时得将线程放入等待或者唤醒. 文章终于写完了,基本上将我学习所得全部写出来了,不过也留下些许遗憾,比如synchronized后是类时的深入的说明及讨论.而且,文章由于自己能力有限,有些地方肯定会有错误,希望看过有何建议和批评,请发帖在下面,我会修正该文.谢谢!