java中的多线程

于 2021-06-04 11:27:23 发布
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java中的多线程

在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：

class 类名 extends Thread{
方法1;
方法2；
…
public void run(){
// other code…
}
属性1；
属性2；
…

}
先看一个简单的例子：

  • @author Hdd 继承Thread类,直接调用run方法

class hello extends Thread {

public hello() {

}

public hello(String name) {
    this.name = name;
}

public void run() {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        System.out.println(name + "运行     " + i);
    }
}

public static void main(String[] args) {
    hello h1=new hello("A");
    hello h2=new hello("B");
    h1.run();
    h2.run();
}

private String 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：

public static void main(String[] args) {
hello h1=new hello(“A”);
hello h2=new hello(“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：

public synchronized void start() {
/**
* 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)
throw new IllegalThreadStateException();
group.add(this);
start0();
if (stopBeforeStart) {
stop0(throwableFromStop);
}
}
private native void start0();
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：
class 类名 implements Runnable{
方法1;
方法2；
…
public void run(){
// other code…
}
属性1；
属性2；
…

}

来先看一个小例子吧：

  • @author Hdd 实现Runnable接口

class hello implements Runnable {

public hello() {

}

public hello(String name) {
    this.name = name;
}

public void run() {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        System.out.println(name + "运行     " + i);
    }
}

public static void main(String[] args) {
    hello h1=new hello("线程A");
    Thread demo= new Thread(h1);
    hello h2=new hello("线程Ｂ");
    Thread demo1=new Thread(h2);
    demo.start();
    demo1.start();
}

private String 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：

class Thread implements Runnable {
//…
public void run() {
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，Thread和Runnable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

Thread和Runnable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。

  • @author Hdd 继承Thread类，不能资源共享
    class hello extends Thread {
    public void run() {
    for (int i = 0; i < 7; i++) {
    if (count > 0) {
    System.out.println("count= " + count–);
    }
    }
    }

    public static void main(String[] args) {
    hello h1 = new hello();
    hello h2 = new hello();
    hello h3 = new hello();
    h1.start();
    h2.start();
    h3.start();
    }

    private int count = 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

class MyThread implements Runnable{

private int ticket = 5;  //5张票

public void run() {
    for (int i=0; i<=20; i++) {
        if (this.ticket > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "正在卖票"+this.ticket--);
        }
    }
}

}
public class lzwCode {

public static void main(String [] args) {
    MyThread my = new MyThread();
    new Thread(my, "1号窗口").start();
    new Thread(my, "2号窗口").start();
    new Thread(my, "3号窗口").start();
}

}

【运行结果】：

count= 5

count= 4

count= 3

count= 2

count= 1

总结一下：

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，本人建议大家尽量实现接口。

  • @author Hdd
  • 取得线程的名称

class hello implements Runnable {
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}

public static void main(String[] args) {
    hello he = new hello();
    new Thread(he,"A").start();
    new Thread(he,"B").start();
    new Thread(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：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。

在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

/**

  • @author Hdd 判断线程是否启动

  • */
    class hello implements Runnable {
    public void run() {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
    }

    public static void main(String[] args) {
    hello he = new hello();
    Thread demo = new Thread(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：

/**
* @author Hdd 线程的强制执行
* */
class hello implements Runnable {
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}

    public static void main(String[] args) {
        hello he = new hello();
        Thread demo = new Thread(he,"线程");
        demo.start();
        for(int i=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：

/**

  • @author Hdd 线程的休眠

  • */
    class hello implements Runnable {
    public void run() {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
    try {
    Thread.sleep(2000);
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
    }
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
    }
    }

    public static void main(String[] args) {
    hello he = new hello();
    Thread demo = new Thread(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：

/**

  • @author Hdd 线程的中断

  • */
    class hello implements Runnable {
    public void run() {
    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”);
    }

    public static void main(String[] args) {
    hello he = new hello();
    Thread demo = new Thread(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

在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。

/**

  • @author Hdd 后台线程

  • */
    class hello implements Runnable {
    public void run() {
    while (true) {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “在运行”);
    }
    }

    public static void main(String[] args) {
    hello he = new hello();
    Thread demo = new Thread(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：

/**

  • @author Hdd 线程的优先级

  • */
    class hello implements Runnable {
    public void run() {
    for(int i=0;i<5;++i){
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+“运行”+i);
    }
    }

    public static void main(String[] args) {
    Thread h1=new Thread(new hello(),“A”);
    Thread h2=new Thread(new hello(),“B”);
    Thread h3=new Thread(new hello(),“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。

/**

  • @author Hdd 线程的优先级

  • */
    class hello implements Runnable {
    public void run() {
    for(int i=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();
    }
    }
    }

    public static void main(String[] args) {
    Thread h1=new Thread(new hello(),“A”);
    Thread h2=new Thread(new hello(),“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：

/**

  • @author Hdd

  • */
    class hello implements Runnable {
    public void run() {
    for(int i=0;i<10;++i){
    if(count>0){
    try{
    Thread.sleep(1000);
    }catch(InterruptedException e){
    e.printStackTrace();
    }
    System.out.println(count–);
    }
    }
    }

    public static void main(String[] args) {
    hello he=new hello();
    Thread h1=new Thread(he);
    Thread h2=new Thread(he);
    Thread h3=new Thread(he);
    h1.start();
    h2.start();
    h3.start();
    }
    private int count=5;
    }
    【运行结果】：

5

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：

/**

  • @author Hdd

  • */
    class hello implements Runnable {
    public void run() {
    for(int i=0;i<10;++i){
    synchronized (this) {
    if(count>0){
    try{
    Thread.sleep(1000);
    }catch(InterruptedException e){
    e.printStackTrace();
    }
    System.out.println(count–);
    }
    }
    }
    }

    public static void main(String[] args) {
    hello he=new hello();
    Thread h1=new Thread(he);
    Thread h2=new Thread(he);
    Thread h3=new Thread(he);
    h1.start();
    h2.start();
    h3.start();
    }
    private int count=5;
    }
    【运行结果】：（每一秒输出一个结果）

5

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。

/**

  • @author Hdd

  • */
    class hello implements Runnable {
    public void run() {
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    sale();
    }
    }

    public synchronized void sale() {
    if (count > 0) {
    try {
    Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    System.out.println(count–);
    }
    }

    public static void main(String[] args) {
    hello he = new hello();
    Thread h1 = new Thread(he);
    Thread h2 = new Thread(he);
    Thread h3 = new Thread(he);
    h1.start();
    h2.start();
    h3.start();
    }

    private int count = 5;
    }
    【运行结果】（每秒输出一个）

5

4

3

2

1

提醒，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。

class Info {

public String getName() {
    return name;
}

public void setName(String name) {
    this.name = name;
}

public int getAge() {
    return age;
}

public void setAge(int age) {
    this.age = age;
}

private String name = "Rollen";
private int age = 20;

}

/**

  • 生产者

  • */
    class Producer implements Runnable{
    private Info info=null;
    Producer(Info info){
    this.info=info;
    }

    public void run(){
    boolean flag=false;
    for(int i=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

  • */
    class Consumer implements Runnable{
    private Info info=null;
    public Consumer(Info info){
    this.info=info;
    }

    public void run(){
    for(int i=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
  • */
    class hello{
    public static void main(String[] args) {
    Info info=new Info();
    Producer pro=new Producer(info);
    Consumer con=new Consumer(info);
    new Thread(pro).start();
    new Thread(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

从结果中看到，名字和年龄并没有对于。

那么如何解决呢？

1）加入同步

2）加入等待和唤醒

先来看看加入同步会是如何。

class Info {

public String getName() {
    return name;
}

public void setName(String name) {
    this.name = name;
}

public int getAge() {
    return age;
}

public void setAge(int age) {
    this.age = age;
}

public synchronized void set(String name, int age){
    this.name=name;
    try{
        Thread.sleep(100);
    }catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    this.age=age;
}
 
public synchronized void get(){
    try{
        Thread.sleep(100);
    }catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println(this.getName()+"<===>"+this.getAge());
}
private String name = "Rollen";
private int age = 20;

}

/**

  • 生产者

  • */
    class Producer implements Runnable {
    private Info info = null;

    Producer(Info info) {
    this.info = info;
    }

    public void run() {
    boolean flag = false;
    for (int i = 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

  • */
    class Consumer implements Runnable {
    private Info info = null;

    public Consumer(Info info) {
    this.info = info;
    }

    public void run() {
    for (int i = 0; i < 25; ++i) {
    try {
    Thread.sleep(100);
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
    }
    this.info.get();
    }
    }
    }

/**

  • 测试类
  • */
    class hello {
    public static void main(String[] args) {
    Info info = new Info();
    Producer pro = new Producer(info);
    Consumer con = new Consumer(info);
    new Thread(pro).start();
    new Thread(con).start();
    }
    }
    【运行结果】：

Rollen<===>20

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

Rollen<===>20

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

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20，ChunGe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、

，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：

class Info {

public String getName() {
    return name;
}

public void setName(String name) {
    this.name = name;
}

public int getAge() {
    return age;
}

public void setAge(int age) {
    this.age = age;
}

public synchronized void set(String name, int age){
    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();
}
 
public synchronized void get(){
    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();
}
private String name = "Rollen";
private int age = 20;
private boolean flag=false;

}

/**

  • 生产者

  • */
    class Producer implements Runnable {
    private Info info = null;

    Producer(Info info) {
    this.info = info;
    }

    public void run() {
    boolean flag = false;
    for (int i = 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

  • */
    class Consumer implements Runnable {
    private Info info = null;

    public Consumer(Info info) {
    this.info = info;
    }

    public void run() {
    for (int i = 0; i < 25; ++i) {
    try {
    Thread.sleep(100);
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
    }
    this.info.get();
    }
    }
    }

/**

  • 测试类
  • */
    class hello {
    public static void main(String[] args) {
    Info info = new Info();
    Producer pro = new Producer(info);
    Consumer con = new Consumer(info);
    new Thread(pro).start();
    new Thread(con).start();
    }
    }

【程序运行结果】：
Rollen<=>20
ChunGe<=>100
Rollen<=>20
ChunGe<=>100
Rollen<=>20
ChunGe<=>100
Rollen<=>20
ChunGe<=>100
Rollen<=>20
ChunGe<=>100
Rollen<=>20
ChunGe<=>100
Rollen<=>20
ChunGe<=>100
Rollen<=>20
ChunGe<=>100
Rollen<=>20
ChunGe<=>100
Rollen<=>20
ChunGe<=>100
Rollen<=>20
ChunGe<=>100
Rollen<=>20
ChunGe<=>100
Rollen<===>20
看结果就可以知道，之前的问题完全解决。

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