疯狂java


您现在的位置: 疯狂软件 >> 新闻资讯 >> 正文

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 Rollen-Holt 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 Rollen-Holt 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,
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 Rollen-Holt 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。
 
/**
 * @author Rollen-Holt
 * 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。
 
 
 
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 Rollen-Holt 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 Rollen-Holt 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 Rollen-Holt 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 Rollen-Holt 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 Rollen-Holt 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 Rollen-Holt 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 Rollen-Holt 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 Rollen-Holt
 * */
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 Rollen-Holt
 * */
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)
 
 
【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 Rollen-Holt
 * */
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)
 
 
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。
 
 
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
 
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?
 
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、
 
,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:
 
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
先在看结果就可以知道,之前的问题完全解决。