Java線程詳解

先從線程的建立提及.線程的建立一共有兩種形式:
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    一種是繼承自Thread類.Thread 類是一個具體的類，即不是抽象類，該類封裝了線程的行爲。要建立一個線程，程序員必須建立一個從 Thread 類導出的新類。程序員經過覆蓋 Thread 的 run() 函數來完成有用的工做。用戶並不直接調用此函數；而是經過調用 Thread 的 start() 函數，該函數再調用 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(){
         for(int i=0;i<10;i++){
         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"**|----|**"+i);
     }     }
    }
 結果：t1和t2兩個線程就交叉執行的，即t1執行一下子，t2執行一下子。
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    另外一種是實現Runnable接口,此接口只有一個函數，run()，此函數必須由實現了此接口的類實現。
   
    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();
      }
    }
    兩種建立方式看起來差異不大,可是弄不清楚的話，也許會將你的程序弄得一團糟。二者區別有如下幾點：
1.當你想繼承某一其它類時,你只能用後一種方式.
2.第一種由於繼承自Thread,只建立了自身對象,可是在數量上，須要幾個線程，就得建立幾個自身對象；第二種只建立一個自身對象，卻建立幾個Thread對象.而兩種方法重大的區別就在於此，請你考慮：若是你在第一種裏建立數個自身對象而且start()後，你會發現好像synchronized不起做用了，已經加鎖的代碼塊或者方法竟然同時能夠有幾個線程進去，並且一樣一個變量，竟然能夠有好幾個線程同時能夠去更改它。（例以下面的代碼）這是由於，在這個程序中，雖然你起了數個線程，但是你也建立了數個對象，並且，每一個線程對應了每一個對象也就是說，每一個線程更改和佔有的對象都不同，因此就出現了同時有幾個線程進入一個方法的現象，其實，那也不是一個方法，而是不一樣對象的相同的方法。因此，這時候你要加鎖的話，只能將方法或者變量聲明爲靜態，將static加上後，你就會發現，線程又能管住方法了，同時不可能有兩個線程進入一樣一個方法，那是由於，如今不是每一個對象都擁有一個方法了，而是全部的對象共同擁有一個方法，這個方法就是靜態方法。
    而你若是用第二種方法使用線程的話，就不會有上述的狀況，由於此時，你只建立了一個自身對象，因此，自身對象的屬性和方法對於線程來講是共有的。
    所以，建議最好用後一種方法來使用線程。
public class mainThread extends Thread{
  int i=0;
  public static void main(String args[]){
    mainThread m1 = new mainThread();
    mainThread m2 = new mainThread();
    mainThread m3 = new mainThread();
    mainThread m4 = new mainThread();
    mainThread m5 = new mainThread();
    mainThread m6 = new mainThread();
    m1.start();
    m2.start();
    m3.start();
    m4.start();
    m5.start();
    m6.start();
  }
  public synchronized void t1(){
    i=++i;
    try{
      Thread.sleep(500);
    }
    catch(Exception e){}
    //每一個線程都進入各自的t1()方法，分別打印各自的i
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
  }
  public void run(){
    synchronized(this){
      while (true) {
        t1();
      }
    }
  }
}

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    下面咱們來說synchronized的4種用法吧:
    1.方法聲明時使用,放在範圍操做符(public等)以後,返回類型聲明(void等)以前.即一次只能有一個線程進入該方法,其餘線程要想在此時調用該方法,只能排隊等候,當前線程(就是在synchronized方法內部的線程)執行完該方法後,別的線程才能進入.
 
      例如:
      public synchronized void synMethod() {
        //方法體
      }
    2.對某一代碼塊使用,synchronized後跟括號,括號裏是變量,這樣,一次只有一個線程進入該代碼塊.例如:
      public int synMethod(int a1){
        synchronized(a1) {
          //一次只能有一個線程進入
        }
      }
    3.synchronized後面括號裏是一對象,此時,線程得到的是對象鎖.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());
    }
  }
}

 
    對於3,若是線程進入,則獲得對象鎖,那麼別的線程在該類全部對象上的任何操做都不能進行.在對象級使用鎖一般是一種比較粗糙的方法。爲何要將整個對象都上鎖，而不容許其餘線程短暫地使用對象中其餘同步方法來訪問共享資源？若是一個對象擁有多個資源，就不須要只爲了讓一個線程使用其中一部分資源，就將全部線程都鎖在外面。因爲每一個對象都有鎖，能夠以下所示使用虛擬對象來上鎖：
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後面括號裏是類.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) {//-----------------------------------------這裏
      num_locks++;             // 鎖數加 1。
      lock_order = num_locks;  // 爲此對象實例設置惟一的 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;       // 保留數組引用的一個
    ArrayWithLockOrder last = a2;        // 本地副本。
    int size = a1.array().length;
    if (size == a2.array().length)
    {
      if (a1.lockOrder() > a2.lockOrder())  // 肯定並設置對象的鎖定
      {                                     // 順序。
        first = a2;
        last = a1;
      }
      synchronized(first) {              // 按正確的順序鎖定對象。
        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() {
    //...
  }
}
 
    對於4,若是線程進入,則線程在該類中全部操做不能進行,包括靜態變量和靜態方法,實際上,對於含有靜態方法和靜態變量的代碼塊的同步,咱們一般用4來加鎖.
以上4種之間的關係：
    鎖是和對象相關聯的，每一個對象有一把鎖，爲了執行synchronized語句，線程必須可以得到synchronized語句中表達式指定的對象的鎖，一個對象只有一把鎖，被一個線程得到以後它就再也不擁有這把鎖，線程在執行完synchronized語句後，將得到鎖交還給對象。
    在方法前面加上synchronized修飾符便可以將一個方法聲明爲同步化方法。同步化方法在執行以前得到一個鎖。若是這是一個類方法，那麼得到的鎖是和聲明方法的類相關的Class類對象的鎖。若是這是一個實例方法，那麼此鎖是this對象的鎖。
 

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  下面談一談一些經常使用的方法:
  wait(),wait(long),notify(),notifyAll()等方法是當前類的實例方法,
    
        wait()是使持有對象鎖的線程釋放鎖;
        wait(long)是使持有對象鎖的線程釋放鎖時間爲long(毫秒)後,再次得到鎖,wait()和wait(0)等價;
        notify()是喚醒一個正在等待該對象鎖的線程,若是等待的線程不止一個,那麼被喚醒的線程由jvm肯定;
        notifyAll是喚醒全部正在等待該對象鎖的線程.
        在這裏我也重申一下,咱們應該優先使用notifyAll()方法,由於喚醒全部線程比喚醒一個線程更容易讓jvm找到最適合被喚醒的線程.
    對於上述方法,只有在當前線程中才能使用,不然報運行時錯誤java.lang.IllegalMonitorStateException: current thread not owner.
 
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    下面,我談一下synchronized和wait()、notify()等的關係:
1.有synchronized的地方不必定有wait,notify
2.有wait,notify的地方必有synchronized.這是由於wait和notify不是屬於線程類，而是每個對象都具備的方法，並且，這兩個方法都和對象鎖有關，有鎖的地方，必有synchronized。
另外，請注意一點：若是要把notify和wait方法放在一塊兒用的話，必須先調用notify後調用wait，由於若是調用完wait，該線程就已經不是current thread了。以下例：

import java.lang.Runnable;
import java.lang.Thread;
public class DemoThread
    implements Runnable {
  public DemoThread() {
    TestThread testthread1 = new TestThread(this, "1");
    TestThread testthread2 = new TestThread(this, "2");
    testthread2.start();
    testthread1.start();
  }
  public static void main(String[] args) {
    DemoThread demoThread1 = new DemoThread();
  }
  public void run() {
    TestThread t = (TestThread) Thread.currentThread();
    try {
      if (!t.getName().equalsIgnoreCase("1")) {
        synchronized (this) {
          wait();
        }
      }
      while (true) {
        System.out.println("@time in thread" + t.getName() + "=" +
                           t.increaseTime());
        if (t.getTime() % 10 == 0) {
          synchronized (this) {
            System.out.println("****************************************");
            notify();
            if (t.getTime() == 100)
              break;
            wait();
          }
        }
      }
    }
    catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}
class TestThread
    extends Thread {
  private int time = 0;
  public TestThread(Runnable r, String name) {
    super(r, name);
  }
  public int getTime() {
    return time;
  }
  public int increaseTime() {
    return++time;
  }
}
    下面咱們用生產者/消費者這個例子來講明他們之間的關係:
    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);
    }
  }
}
       生產者生產,消費者消費,通常沒有衝突,但當庫存爲0時,消費者要消費是不行的,但當庫存爲上限(這裏是10)時,生產者也不能生產.請好好研讀上面的程序,你必定會比之前進步不少.
      上面的代碼說明了synchronized和wait,notify沒有絕對的關係,在synchronized聲明的方法、代碼塊中,你徹底能夠不用wait,notify等方法,可是,若是當線程對某一資源存在某種爭用的狀況下,你必須適時得將線程放入等待或者喚醒.