Java多线程学习---------超详细总结(java 多线程 同步 数据传递 )

 10 目录(?)[-]
 11 一扩展javalangThread类
 12 二实现javalangRunnable接口
 13 三Thread和Runnable的区别
 14 四线程状态转换
 15 五线程调度
 16 六常用函数说明
 17 使用方式
 18 为什么要用join方法
 19 七常见线程名词解释
 20 八线程同步
 21 九线程数据传递
 22      本文主要讲了java中多线程的使用方法、线程同步、线程数据传递、线程状态及相应的一些线程函数用法、概述等。
 23 
 24 首先讲一下进程和线程的区别:
 25 
 26   进程:每个进程都有独立的代码和数据空间(进程上下文),进程间的切换会有较大的开销,一个进程包含1--n个线程。
 27 
 28   线程:同一类线程共享代码和数据空间,每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC),线程切换开销小。
 29 
 30   线程和进程一样分为五个阶段:创建、就绪、运行、阻塞、终止。
 31 
 32   多进程是指操作系统能同时运行多个任务(程序)。
 33 
 34   多线程是指在同一程序中有多个顺序流在执行。
 35 
 36 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。
 37 
 38 一、扩展java.lang.Thread类
 39 
 40 package com.multithread.learning;
 41 /**
 42  *@functon 多线程学习
 43  *@author 林炳文
 44  *@time 2015.3.9
 45  */
 46 class Thread1 extends Thread{
 47     private String name;
 48     public Thread1(String name) {
 49        this.name=name;
 50     }
 51     public void run() {
 52         for (int i = 0; i < 5; i++) {
 53             System.out.println(name + "运行  :  " + i);
 54             try {
 55                 sleep((int) Math.random() * 10);
 56             } catch (InterruptedException e) {
 57                 e.printStackTrace();
 58             }
 59         }
 60        
 61     }
 62 }
 63 public class Main {
 64 
 65     public static void main(String[] args) {
 66         Thread1 mTh1=new Thread1("A");
 67         Thread1 mTh2=new Thread1("B");
 68         mTh1.start();
 69         mTh2.start();
 70 
 71     }
 72 
 73 }
 74 输出:
 75 A运行  :  0
 76 B运行  :  0
 77 A运行  :  1
 78 A运行  :  2
 79 A运行  :  3
 80 A运行  :  4
 81 B运行  :  1
 82 B运行  :  2
 83 B运行  :  3
 84 B运行  :  4
 85 
 86 再运行一下:
 87 
 88 A运行  :  0
 89 B运行  :  0
 90 B运行  :  1
 91 B运行  :  2
 92 B运行  :  3
 93 B运行  :  4
 94 A运行  :  1
 95 A运行  :  2
 96 A运行  :  3
 97 A运行  :  4
 98 说明:
 99 程序启动运行main时候,java虚拟机启动一个进程,主线程main在main()调用时候被创建。随着调用MitiSay的两个对象的start方法,另外两个线程也启动了,这样,整个应用就在多线程下运行。
100  
101 注意:start()方法的调用后并不是立即执行多线程代码,而是使得该线程变为可运行态(Runnable),什么时候运行是由操作系统决定的。
102 从程序运行的结果可以发现,多线程程序是乱序执行。因此,只有乱序执行的代码才有必要设计为多线程。
103 Thread.sleep()方法调用目的是不让当前线程独自霸占该进程所获取的CPU资源,以留出一定时间给其他线程执行的机会。
104 实际上所有的多线程代码执行顺序都是不确定的,每次执行的结果都是随机的。
105 
106 但是start方法重复调用的话,会出现java.lang.IllegalThreadStateException异常。
107 
108         Thread1 mTh1=new Thread1("A");
109         Thread1 mTh2=mTh1;
110         mTh1.start();
111         mTh2.start();
112 
113 输出:
114 Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException
115     at java.lang.Thread.start(Unknown Source)
116     at com.multithread.learning.Main.main(Main.java:31)
117 A运行  :  0
118 A运行  :  1
119 A运行  :  2
120 A运行  :  3
121 A运行  :  4
122 
123 二、实现java.lang.Runnable接口
124 
125 /**
126  *@functon 多线程学习
127  *@author 林炳文
128  *@time 2015.3.9
129  */
130 package com.multithread.runnable;
131 class Thread2 implements Runnable{
132     private String name;
133 
134     public Thread2(String name) {
135         this.name=name;
136     }
137 
138     @Override
139     public void run() {
140           for (int i = 0; i < 5; i++) {
141                 System.out.println(name + "运行  :  " + i);
142                 try {
143                     Thread.sleep((int) Math.random() * 10);
144                 } catch (InterruptedException e) {
145                     e.printStackTrace();
146                 }
147             }
148         
149     }
150     
151 }
152 public class Main {
153 
154     public static void main(String[] args) {
155         new Thread(new Thread2("C")).start();
156         new Thread(new Thread2("D")).start();
157     }
158 
159 }
160 输出:
161 C运行  :  0
162 D运行  :  0
163 D运行  :  1
164 C运行  :  1
165 D运行  :  2
166 C运行  :  2
167 D运行  :  3
168 C运行  :  3
169 D运行  :  4
170 C运行  :  4
171 
172 说明:
173 Thread2类通过实现Runnable接口,使得该类有了多线程类的特征。run()方法是多线程程序的一个约定。所有的多线程代码都在run方法里面。Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。
174 在启动的多线程的时候,需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnable target) 构造出对象,然后调用Thread对象的start()方法来运行多线程代码。
175 实际上所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此,不管是扩展Thread类还是实现Runnable接口来实现多线程,最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的,熟悉Thread类的API是进行多线程编程的基础。
176 三、Thread和Runnable的区别
177 
178 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。
179 
180 package com.multithread.learning;
181 /**
182  *@functon 多线程学习,继承Thread,资源不能共享
183  *@author 林炳文
184  *@time 2015.3.9
185  */
186 class Thread1 extends Thread{
187     private int count=5;
188     private String name;
189     public Thread1(String name) {
190        this.name=name;
191     }
192     public void run() {
193         for (int i = 0; i < 5; i++) {
194             System.out.println(name + "运行  count= " + count--);
195             try {
196                 sleep((int) Math.random() * 10);
197             } catch (InterruptedException e) {
198                 e.printStackTrace();
199             }
200         }
201        
202     }
203 }
204 
205 public class Main {
206 
207     public static void main(String[] args) {
208         Thread1 mTh1=new Thread1("A");
209         Thread1 mTh2=new Thread1("B");
210         mTh1.start();
211         mTh2.start();
212 
213     }
214 
215 }
216 
217 输出:
218 B运行  count= 5
219 A运行  count= 5
220 B运行  count= 4
221 B运行  count= 3
222 B运行  count= 2
223 B运行  count= 1
224 A运行  count= 4
225 A运行  count= 3
226 A运行  count= 2
227 A运行  count= 1
228 
229 从上面可以看出,不同的线程之间count是不同的,这对于卖票系统来说就会有很大的问题,当然,这里可以用同步来作。这里我们用Runnable来做下看看
230 
231 /**
232  *@functon 多线程学习 继承runnable,资源能共享
233  *@author 林炳文
234  *@time 2015.3.9
235  */
236 package com.multithread.runnable;
237 class Thread2 implements Runnable{
238     private int count=15;
239     @Override
240     public void run() {
241           for (int i = 0; i < 5; i++) {
242               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运行  count= " + count--);
243                 try {
244                     Thread.sleep((int) Math.random() * 10);
245                 } catch (InterruptedException e) {
246                     e.printStackTrace();
247                 }
248             }
249         
250     }
251     
252 }
253 public class Main {
254 
255     public static void main(String[] args) {
256         
257         Thread2 my = new Thread2();
258             new Thread(my, "C").start();//同一个mt,但是在Thread中就不可以,如果用同一个实例化对象mt,就会出现异常   
259             new Thread(my, "D").start();
260             new Thread(my, "E").start();
261     }
262 
263 }
264 
265 输出:
266 C运行  count= 15
267 D运行  count= 14
268 E运行  count= 13
269 D运行  count= 12
270 D运行  count= 10
271 D运行  count= 9
272 D运行  count= 8
273 C运行  count= 11
274 E运行  count= 12
275 C运行  count= 7
276 E运行  count= 6
277 C运行  count= 5
278 E运行  count= 4
279 C运行  count= 3
280 E运行  count= 2
281 
282 这里要注意每个线程都是用同一个实例化对象,如果不是同一个,效果就和上面的一样了!
283 
284 总结:
285 
286 实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势:
287 
288 1):适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源
289 
290 2):可以避免java中的单继承的限制
291 
292 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
293 
294 
295 
296 
297 
298 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。
299 
300  
301 
302 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。
303 
304 四、线程状态转换
305 
306 技术分享
307 
308 1、新建状态(New):新创建了一个线程对象。
309 2、就绪状态(Runnable):线程对象创建后,其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中,变得可运行,等待获取CPU的使用权。
310 3、运行状态(Running):就绪状态的线程获取了CPU,执行程序代码。
311 4、阻塞状态(Blocked):阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权,暂时停止运行。直到线程进入就绪状态,才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种:
312 (一)、等待阻塞:运行的线程执行wait()方法,JVM会把该线程放入等待池中。
313 (二)、同步阻塞:运行的线程在获取对象的同步锁时,若该同步锁被别的线程占用,则JVM会把该线程放入锁池中。
314 (三)、其他阻塞:运行的线程执行sleep()或join()方法,或者发出了I/O请求时,JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。
315 5、死亡状态(Dead):线程执行完了或者因异常退出了run()方法,该线程结束生命周期。
316 五、线程调度
317 
318 线程的调度
319 
320 1、调整线程优先级:Java线程有优先级,优先级高的线程会获得较多的运行机会。
321  
322 Java线程的优先级用整数表示,取值范围是1~10,Thread类有以下三个静态常量:
323 static int MAX_PRIORITY
324           线程可以具有的最高优先级,取值为10。
325 static int MIN_PRIORITY
326           线程可以具有的最低优先级,取值为1。
327 static int NORM_PRIORITY
328           分配给线程的默认优先级,取值为5。
329  
330 Thread类的setPriority()和getPriority()方法分别用来设置和获取线程的优先级。
331  
332 每个线程都有默认的优先级。主线程的默认优先级为Thread.NORM_PRIORITY。
333 线程的优先级有继承关系,比如A线程中创建了B线程,那么B将和A具有相同的优先级。
334 JVM提供了10个线程优先级,但与常见的操作系统都不能很好的映射。如果希望程序能移植到各个操作系统中,应该仅仅使用Thread类有以下三个静态常量作为优先级,这样能保证同样的优先级采用了同样的调度方式。
335  
336 2、线程睡眠:Thread.sleep(long millis)方法,使线程转到阻塞状态。millis参数设定睡眠的时间,以毫秒为单位。当睡眠结束后,就转为就绪(Runnable)状态。sleep()平台移植性好。
337  
338 3、线程等待:Object类中的wait()方法,导致当前的线程等待,直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 唤醒方法。这个两个唤醒方法也是Object类中的方法,行为等价于调用 wait(0) 一样。
339  
340 4、线程让步:Thread.yield() 方法,暂停当前正在执行的线程对象,把执行机会让给相同或者更高优先级的线程。
341  
342 5、线程加入:join()方法,等待其他线程终止。在当前线程中调用另一个线程的join()方法,则当前线程转入阻塞状态,直到另一个进程运行结束,当前线程再由阻塞转为就绪状态。
343  
344 6、线程唤醒:Object类中的notify()方法,唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。如果所有线程都在此对象上等待,则会选择唤醒其中一个线程。选择是任意性的,并在对实现做出决定时发生。线程通过调用其中一个 wait 方法,在对象的监视器上等待。 直到当前的线程放弃此对象上的锁定,才能继续执行被唤醒的线程。被唤醒的线程将以常规方式与在该对象上主动同步的其他所有线程进行竞争;例如,唤醒的线程在作为锁定此对象的下一个线程方面没有可靠的特权或劣势。类似的方法还有一个notifyAll(),唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
345  注意:Thread中suspend()和resume()两个方法在JDK1.5中已经废除,不再介绍。因为有死锁倾向。
346 六、常用函数说明
347 
348 ①sleep(long millis): 在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行)
349 
350 ②join():指等待t线程终止。
351 使用方式。
352 
353 join是Thread类的一个方法,启动线程后直接调用,即join()的作用是:“等待该线程终止”,这里需要理解的就是该线程是指的主线程等待子线程的终止。也就是在子线程调用了join()方法后面的代码,只有等到子线程结束了才能执行。
354 
355 Thread t = new AThread(); t.start(); t.join();
356 为什么要用join()方法
357 
358 在很多情况下,主线程生成并起动了子线程,如果子线程里要进行大量的耗时的运算,主线程往往将于子线程之前结束,但是如果主线程处理完其他的事务后,需要用到子线程的处理结果,也就是主线程需要等待子线程执行完成之后再结束,这个时候就要用到join()方法了。
359 
360 不加join。
361 /**
362  *@functon 多线程学习,join
363  *@author 林炳文
364  *@time 2015.3.9
365  */
366 package com.multithread.join;
367 class Thread1 extends Thread{
368     private String name;
369     public Thread1(String name) {
370         super(name);
371        this.name=name;
372     }
373     public void run() {
374         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 线程运行开始!");
375         for (int i = 0; i < 5; i++) {
376             System.out.println("子线程"+name + "运行 : " + i);
377             try {
378                 sleep((int) Math.random() * 10);
379             } catch (InterruptedException e) {
380                 e.printStackTrace();
381             }
382         }
383         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 线程运行结束!");
384     }
385 }
386 
387 public class Main {
388 
389     public static void main(String[] args) {
390         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"主线程运行开始!");
391         Thread1 mTh1=new Thread1("A");
392         Thread1 mTh2=new Thread1("B");
393         mTh1.start();
394         mTh2.start();
395         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主线程运行结束!");
396 
397     }
398 
399 }
400 
401 
402 
403 输出结果:
404 main主线程运行开始!
405 main主线程运行结束!
406 B 线程运行开始!
407 子线程B运行 : 0
408 A 线程运行开始!
409 子线程A运行 : 0
410 子线程B运行 : 1
411 子线程A运行 : 1
412 子线程A运行 : 2
413 子线程A运行 : 3
414 子线程A运行 : 4
415 A 线程运行结束!
416 子线程B运行 : 2
417 子线程B运行 : 3
418 子线程B运行 : 4
419 B 线程运行结束!
420 发现主线程比子线程早结束
421 
422 加join
423 public class Main {
424 
425     public static void main(String[] args) {
426         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"主线程运行开始!");
427         Thread1 mTh1=new Thread1("A");
428         Thread1 mTh2=new Thread1("B");
429         mTh1.start();
430         mTh2.start();
431         try {
432             mTh1.join();
433         } catch (InterruptedException e) {
434             e.printStackTrace();
435         }
436         try {
437             mTh2.join();
438         } catch (InterruptedException e) {
439             e.printStackTrace();
440         }
441         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主线程运行结束!");
442 
443     }
444 
445 }
446 
447 运行结果:
448 main主线程运行开始!
449 A 线程运行开始!
450 子线程A运行 : 0
451 B 线程运行开始!
452 子线程B运行 : 0
453 子线程A运行 : 1
454 子线程B运行 : 1
455 子线程A运行 : 2
456 子线程B运行 : 2
457 子线程A运行 : 3
458 子线程B运行 : 3
459 子线程A运行 : 4
460 子线程B运行 : 4
461 A 线程运行结束!
462 主线程一定会等子线程都结束了才结束
463 
464 ③yield():暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。
465         Thread.yield()方法作用是:暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。
466          yield()应该做的是让当前运行线程回到可运行状态,以允许具有相同优先级的其他线程获得运行机会。因此,使用yield()的目的是让相同优先级的线程之间能适当的轮转执行。但是,实际中无法保证yield()达到让步目的,因为让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中。
467  
468 结论:yield()从未导致线程转到等待/睡眠/阻塞状态。在大多数情况下,yield()将导致线程从运行状态转到可运行状态,但有可能没有效果。可看上面的图。
469 /**
470  *@functon 多线程学习 yield
471  *@author 林炳文
472  *@time 2015.3.9
473  */
474 package com.multithread.yield;
475 class ThreadYield extends Thread{
476     public ThreadYield(String name) {
477         super(name);
478     }
479  
480     @Override
481     public void run() {
482         for (int i = 1; i <= 50; i++) {
483             System.out.println("" + this.getName() + "-----" + i);
484             // 当i为30时,该线程就会把CPU时间让掉,让其他或者自己的线程执行(也就是谁先抢到谁执行)
485             if (i ==30) {
486                 this.yield();
487             }
488         }
489     
490 }
491 }
492 
493 public class Main {
494 
495     public static void main(String[] args) {
496         
497         ThreadYield yt1 = new ThreadYield("张三");
498         ThreadYield yt2 = new ThreadYield("李四");
499         yt1.start();
500         yt2.start();
501     }
502 
503 }
504 
505 运行结果:
506 第一种情况:李四(线程)当执行到30时会CPU时间让掉,这时张三(线程)抢到CPU时间并执行。
507 
508 第二种情况:李四(线程)当执行到30时会CPU时间让掉,这时李四(线程)抢到CPU时间并执行。
509 
510 sleep()和yield()的区别
511         sleep()和yield()的区别):sleep()使当前线程进入停滞状态,所以执行sleep()的线程在指定的时间内肯定不会被执行;yield()只是使当前线程重新回到可执行状态,所以执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。
512         sleep 方法使当前运行中的线程睡眼一段时间,进入不可运行状态,这段时间的长短是由程序设定的,yield 方法使当前线程让出 CPU 占有权,但让出的时间是不可设定的。实际上,yield()方法对应了如下操作:先检测当前是否有相同优先级的线程处于同可运行状态,如有,则把 CPU  的占有权交给此线程,否则,继续运行原来的线程。所以yield()方法称为“退让”,它把运行机会让给了同等优先级的其他线程
513        另外,sleep 方法允许较低优先级的线程获得运行机会,但 yield()  方法执行时,当前线程仍处在可运行状态,所以,不可能让出较低优先级的线程些时获得 CPU 占有权。在一个运行系统中,如果较高优先级的线程没有调用 sleep 方法,又没有受到 I\O 阻塞,那么,较低优先级线程只能等待所有较高优先级的线程运行结束,才有机会运行。 
514 
515 ④setPriority(): 更改线程的优先级。
516     MIN_PRIORITY = 1
517        NORM_PRIORITY = 5
518            MAX_PRIORITY = 10
519 
520 用法:
521 Thread4 t1 = new Thread4("t1");
522 Thread4 t2 = new Thread4("t2");
523 t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
524 t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
525 
526 ⑤interrupt():中断某个线程,这种结束方式比较粗暴,如果t线程打开了某个资源还没来得及关闭也就是run方法还没有执行完就强制结束线程,会导致资源无法关闭
527   要想结束进程最好的办法就是用sleep()函数的例子程序里那样,在线程类里面用以个boolean型变量来控制run()方法什么时候结束,run()方法一结束,该线程也就结束了。
528 
529 ⑥wait()
530 
531 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。
532 
533     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:
534 
535     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:
536 
537 /**
538  * wait用法
539  * @author DreamSea 
540  * @time 2015.3.9 
541  */
542 package com.multithread.wait;
543 public class MyThreadPrinter2 implements Runnable {   
544       
545     private String name;   
546     private Object prev;   
547     private Object self;   
548   
549     private MyThreadPrinter2(String name, Object prev, Object self) {   
550         this.name = name;   
551         this.prev = prev;   
552         this.self = self;   
553     }   
554   
555     @Override  
556     public void run() {   
557         int count = 10;   
558         while (count > 0) {   
559             synchronized (prev) {   
560                 synchronized (self) {   
561                     System.out.print(name);   
562                     count--;  
563                     
564                     self.notify();   
565                 }   
566                 try {   
567                     prev.wait();   
568                 } catch (InterruptedException e) {   
569                     e.printStackTrace();   
570                 }   
571             }   
572   
573         }   
574     }   
575   
576     public static void main(String[] args) throws Exception {   
577         Object a = new Object();   
578         Object b = new Object();   
579         Object c = new Object();   
580         MyThreadPrinter2 pa = new MyThreadPrinter2("A", c, a);   
581         MyThreadPrinter2 pb = new MyThreadPrinter2("B", a, b);   
582         MyThreadPrinter2 pc = new MyThreadPrinter2("C", b, c);   
583            
584            
585         new Thread(pa).start();
586         Thread.sleep(100);  //确保按顺序A、B、C执行
587         new Thread(pb).start();
588         Thread.sleep(100);  
589         new Thread(pc).start();   
590         Thread.sleep(100);  
591         }   
592 }  
593 
594 
595 输出结果:
596 ABCABCABCABCABCABCABCABCABCABC
597 
598      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。
599     wait和sleep区别
600 共同点: 
601 1. 他们都是在多线程的环境下,都可以在程序的调用处阻塞指定的毫秒数,并返回。 
602 2. wait()和sleep()都可以通过interrupt()方法 打断线程的暂停状态 ,从而使线程立刻抛出InterruptedException。 
603    如果线程A希望立即结束线程B,则可以对线程B对应的Thread实例调用interrupt方法。如果此刻线程B正在wait/sleep /join,则线程B会立刻抛出InterruptedException,在catch() {} 中直接return即可安全地结束线程。 
604    需要注意的是,InterruptedException是线程自己从内部抛出的,并不是interrupt()方法抛出的。对某一线程调用 interrupt()时,如果该线程正在执行普通的代码,那么该线程根本就不会抛出InterruptedException。但是,一旦该线程进入到 wait()/sleep()/join()后,就会立刻抛出InterruptedException 。 
605 不同点: 
606 1. Thread类的方法:sleep(),yield()等 
607    Object的方法:wait()和notify()等 
608 2. 每个对象都有一个锁来控制同步访问。Synchronized关键字可以和对象的锁交互,来实现线程的同步。 
609    sleep方法没有释放锁,而wait方法释放了锁,使得其他线程可以使用同步控制块或者方法。 
610 3. wait,notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用,而sleep可以在任何地方使用 
611 4. sleep必须捕获异常,而wait,notify和notifyAll不需要捕获异常
612 所以sleep()和wait()方法的最大区别是:
613     sleep()睡眠时,保持对象锁,仍然占有该锁;
614     而wait()睡眠时,释放对象锁。
615   但是wait()和sleep()都可以通过interrupt()方法打断线程的暂停状态,从而使线程立刻抛出InterruptedException(但不建议使用该方法)。
616 sleep()方法
617 sleep()使当前线程进入停滞状态(阻塞当前线程),让出CUP的使用、目的是不让当前线程独自霸占该进程所获的CPU资源,以留一定时间给其他线程执行的机会;
618    sleep()是Thread类的Static(静态)的方法;因此他不能改变对象的机锁,所以当在一个Synchronized块中调用Sleep()方法是,线程虽然休眠了,但是对象的机锁并木有被释放,其他线程无法访问这个对象(即使睡着也持有对象锁)。
619   在sleep()休眠时间期满后,该线程不一定会立即执行,这是因为其它线程可能正在运行而且没有被调度为放弃执行,除非此线程具有更高的优先级。 
620 wait()方法
621 wait()方法是Object类里的方法;当一个线程执行到wait()方法时,它就进入到一个和该对象相关的等待池中,同时失去(释放)了对象的机锁(暂时失去机锁,wait(long timeout)超时时间到后还需要返还对象锁);其他线程可以访问;
622   wait()使用notify或者notifyAlll或者指定睡眠时间来唤醒当前等待池中的线程。
623   wiat()必须放在synchronized block中,否则会在program runtime时扔出”java.lang.IllegalMonitorStateException“异常。
624 七、常见线程名词解释
625 
626 主线程:JVM调用程序main()所产生的线程。
627 当前线程:这个是容易混淆的概念。一般指通过Thread.currentThread()来获取的进程。
628 后台线程:指为其他线程提供服务的线程,也称为守护线程。JVM的垃圾回收线程就是一个后台线程。用户线程和守护线程的区别在于,是否等待主线程依赖于主线程结束而结束
629 前台线程:是指接受后台线程服务的线程,其实前台后台线程是联系在一起,就像傀儡和幕后操纵者一样的关系。傀儡是前台线程、幕后操纵者是后台线程。由前台线程创建的线程默认也是前台线程。可以通过isDaemon()和setDaemon()方法来判断和设置一个线程是否为后台线程。
630 线程类的一些常用方法: 
631 
632   sleep(): 强迫一个线程睡眠N毫秒。 
633   isAlive(): 判断一个线程是否存活。 
634   join(): 等待线程终止。 
635   activeCount(): 程序中活跃的线程数。 
636   enumerate(): 枚举程序中的线程。 
637     currentThread(): 得到当前线程。 
638   isDaemon(): 一个线程是否为守护线程。 
639   setDaemon(): 设置一个线程为守护线程。(用户线程和守护线程的区别在于,是否等待主线程依赖于主线程结束而结束) 
640   setName(): 为线程设置一个名称。 
641   wait(): 强迫一个线程等待。 
642   notify(): 通知一个线程继续运行。 
643   setPriority(): 设置一个线程的优先级。
644 八、线程同步
645 
646 1、synchronized关键字的作用域有二种: 
647 1)是某个对象实例内,synchronized aMethod(){}可以防止多个线程同时访问这个对象的synchronized方法(如果一个对象有多个synchronized方法,只要一个线程访问了其中的一个synchronized方法,其它线程不能同时访问这个对象中任何一个synchronized方法)。这时,不同的对象实例的synchronized方法是不相干扰的。也就是说,其它线程照样可以同时访问相同类的另一个对象实例中的synchronized方法; 
648 2)是某个类的范围,synchronized static aStaticMethod{}防止多个线程同时访问这个类中的synchronized static 方法。它可以对类的所有对象实例起作用。 
649 
650 2、除了方法前用synchronized关键字,synchronized关键字还可以用于方法中的某个区块中,表示只对这个区块的资源实行互斥访问。用法是: synchronized(this){/*区块*/},它的作用域是当前对象; 
651 
652 3、synchronized关键字是不能继承的,也就是说,基类的方法synchronized f(){} 在继承类中并不自动是synchronized f(){},而是变成了f(){}。继承类需要你显式的指定它的某个方法为synchronized方法; 
653 
654 Java对多线程的支持与同步机制深受大家的喜爱,似乎看起来使用了synchronized关键字就可以轻松地解决多线程共享数据同步问题。到底如何?――还得对synchronized关键字的作用进行深入了解才可定论。
655 
656 总的说来,synchronized关键字可以作为函数的修饰符,也可作为函数内的语句,也就是平时说的同步方法和同步语句块。如果再细的分类,synchronized可作用于instance变量、object reference(对象引用)、static函数和class literals(类名称字面常量)身上。
657 
658 在进一步阐述之前,我们需要明确几点:
659 
660 A.无论synchronized关键字加在方法上还是对象上,它取得的锁都是对象,而不是把一段代码或函数当作锁――而且同步方法很可能还会被其他线程的对象访问。
661 
662 B.每个对象只有一个锁(lock)与之相关联。
663 
664 C.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。
665 
666 接着来讨论synchronized用到不同地方对代码产生的影响:
667 
668  
669 
670 假设P1、P2是同一个类的不同对象,这个类中定义了以下几种情况的同步块或同步方法,P1、P2就都可以调用它们。
671 
672  
673 
674 1.  把synchronized当作函数修饰符时,示例代码如下:
675 
676 Public synchronized void methodAAA()
677 
678 {
679 
680 //….
681 
682 }
683 
684 这也就是同步方法,那这时synchronized锁定的是哪个对象呢?它锁定的是调用这个同步方法对象。也就是说,当一个对象P1在不同的线程中执行这个同步方法时,它们之间会形成互斥,达到同步的效果。但是这个对象所属的Class所产生的另一对象P2却可以任意调用这个被加了synchronized关键字的方法。
685 
686 上边的示例代码等同于如下代码:
687 
688 public void methodAAA()
689 
690 {
691 
692 synchronized (this)      //  (1)
693 
694 {
695 
696        //…..
697 
698 }
699 
700 }
701 
702  (1)处的this指的是什么呢?它指的就是调用这个方法的对象,如P1。可见同步方法实质是将synchronized作用于object reference。――那个拿到了P1对象锁的线程,才可以调用P1的同步方法,而对P2而言,P1这个锁与它毫不相干,程序也可能在这种情形下摆脱同步机制的控制,造成数据混乱:(
703 
704 2.同步块,示例代码如下:
705 
706             public void method3(SomeObject so)
707 
708               {
709 
710                      synchronized(so)
711 
712 {
713 
714        //…..
715 
716 }
717 
718 }
719 
720 这时,锁就是so这个对象,谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。当有一个明确的对象作为锁时,就可以这样写程序,但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instance变量(它得是一个对象)来充当锁:
721 
722 class Foo implements Runnable
723 
724 {
725 
726        private byte[] lock = new byte[0];  // 特殊的instance变量
727 
728     Public void methodA()
729 
730 {
731 
732        synchronized(lock) { //… }
733 
734 }
735 
736 //…..
737 
738 }
739 
740 注: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。
741 
742 3.将synchronized作用于static 函数,示例代码如下:
743 
744       Class Foo
745 
746 {
747 
748 public synchronized static void methodAAA()   // 同步的static 函数
749 
750 {
751 
752 //….
753 
754 }
755 
756 public void methodBBB()
757 
758 {
759 
760        synchronized(Foo.class)   //  class literal(类名称字面常量)
761 
762 }
763 
764        }
765 
766    代码中的methodBBB()方法是把class literal作为锁的情况,它和同步的static函数产生的效果是一样的,取得的锁很特别,是当前调用这个方法的对象所属的类(Class,而不再是由这个Class产生的某个具体对象了)。
767 
768 记得在《Effective Java》一书中看到过将 Foo.class和 P1.getClass()用于作同步锁还不一样,不能用P1.getClass()来达到锁这个Class的目的。P1指的是由Foo类产生的对象。
769 
770 可以推断:如果一个类中定义了一个synchronized的static函数A,也定义了一个synchronized 的instance函数B,那么这个类的同一对象Obj在多线程中分别访问A和B两个方法时,不会构成同步,因为它们的锁都不一样。A方法的锁是Obj这个对象,而B的锁是Obj所属的那个Class。
771 
772 
773 
774 1、线程同步的目的是为了保护多个线程反问一个资源时对资源的破坏。
775 
776 2、线程同步方法是通过锁来实现,每个对象都有切仅有一个锁,这个锁与一个特定的对象关联,线程一旦获取了对象锁,其他访问该对象的线程就无法再访问该对象的其他非同步方法。
777 
778 3、对于静态同步方法,锁是针对这个类的,锁对象是该类的Class对象。静态和非静态方法的锁互不干预。一个线程获得锁,当在一个同步方法中访问另外对象上的同步方法时,会获取这两个对象锁。
779 
780 4、对于同步,要时刻清醒在哪个对象上同步,这是关键。
781 
782 5、编写线程安全的类,需要时刻注意对多个线程竞争访问资源的逻辑和安全做出正确的判断,对“原子”操作做出分析,并保证原子操作期间别的线程无法访问竞争资源。
783 
784 6、当多个线程等待一个对象锁时,没有获取到锁的线程将发生阻塞。
785 
786 7、死锁是线程间相互等待锁锁造成的,在实际中发生的概率非常的小。真让你写个死锁程序,不一定好使,呵呵。但是,一旦程序发生死锁,程序将死掉。
787                 
788 
789 九、线程数据传递
790 
791 在传统的同步开发模式下,当我们调用一个函数时,通过这个函数的参数将数据传入,并通过这个函数的返回值来返回最终的计算结果。但在多线程的异步开发模式下,数据的传递和返回和同步开发模式有很大的区别。由于线程的运行和结束是不可预料的,因此,在传递和返回数据时就无法象函数一样通过函数参数和return语句来返回数据。
792 
793 9.1、通过构造方法传递数据 
794 在创建线程时,必须要建立一个Thread类的或其子类的实例。因此,我们不难想到在调用start方法之前通过线程类的构造方法将数据传入线程。并将传入的数据使用类变量保存起来,以便线程使用(其实就是在run方法中使用)。下面的代码演示了如何通过构造方法来传递数据: 
795 
796  
797 package mythread; 
798 public class MyThread1 extends Thread 
799 { 
800 private String name; 
801 public MyThread1(String name) 
802 { 
803 this.name = name; 
804 } 
805 public void run() 
806 { 
807 System.out.println("hello " + name); 
808 } 
809 public static void main(String[] args) 
810 { 
811 Thread thread = new MyThread1("world"); 
812 thread.start(); 
813 } 
814 } 
815 由于这种方法是在创建线程对象的同时传递数据的,因此,在线程运行之前这些数据就就已经到位了,这样就不会造成数据在线程运行后才传入的现象。如果要传递更复杂的数据,可以使用集合、类等数据结构。使用构造方法来传递数据虽然比较安全,但如果要传递的数据比较多时,就会造成很多不便。由于Java没有默认参数,要想实现类似默认参数的效果,就得使用重载,这样不但使构造方法本身过于复杂,又会使构造方法在数量上大增。因此,要想避免这种情况,就得通过类方法或类变量来传递数据。 
816 9.2、通过变量和方法传递数据 
817 向对象中传入数据一般有两次机会,第一次机会是在建立对象时通过构造方法将数据传入,另外一次机会就是在类中定义一系列的public的方法或变量(也可称之为字段)。然后在建立完对象后,通过对象实例逐个赋值。下面的代码是对MyThread1类的改版,使用了一个setName方法来设置 name变量: 
818 
819 
820  
821 package mythread; 
822 public class MyThread2 implements Runnable 
823 { 
824 private String name; 
825 public void setName(String name) 
826 { 
827 this.name = name; 
828 } 
829 public void run() 
830 { 
831 System.out.println("hello " + name); 
832 } 
833 public static void main(String[] args) 
834 { 
835 MyThread2 myThread = new MyThread2(); 
836 myThread.setName("world"); 
837 Thread thread = new Thread(myThread); 
838 thread.start(); 
839 } 
840 } 
841 9.3、通过回调函数传递数据 
842 上面讨论的两种向线程中传递数据的方法是最常用的。但这两种方法都是main方法中主动将数据传入线程类的。这对于线程来说,是被动接收这些数据的。然而,在有些应用中需要在线程运行的过程中动态地获取数据,如在下面代码的run方法中产生了3个随机数,然后通过Work类的process方法求这三个随机数的和,并通过Data类的value将结果返回。从这个例子可以看出,在返回value之前,必须要得到三个随机数。也就是说,这个 value是无法事先就传入线程类的。 
843 
844 
845  
846 package mythread; 
847 class Data 
848 { 
849 public int value = 0; 
850 } 
851 class Work 
852 { 
853 public void process(Data data, Integer numbers) 
854 { 
855 for (int n : numbers) 
856 { 
857 data.value += n; 
858 } 
859 } 
860 } 
861 public class MyThread3 extends Thread 
862 { 
863 private Work work; 
864 public MyThread3(Work work) 
865 { 
866 this.work = work; 
867 } 
868 public void run() 
869 { 
870 java.util.Random random = new java.util.Random(); 
871 Data data = new Data(); 
872 int n1 = random.nextInt(1000); 
873 int n2 = random.nextInt(2000); 
874 int n3 = random.nextInt(3000); 
875 work.process(data, n1, n2, n3); // 使用回调函数 
876 System.out.println(String.valueOf(n1) + "+" + String.valueOf(n2) + "+" 
877 + String.valueOf(n3) + "=" + data.value); 
878 } 
879 public static void main(String[] args) 
880 { 
881 Thread thread = new MyThread3(new Work()); 
882 thread.start(); 
883 } 
884 } 

 

posted @ 2016-10-08 19:42  奋斗的少年WH  阅读(15489)  评论(0编辑  收藏  举报