java 多线程（总结）
今天看了几篇关于java多线程问题的文章，将他们的部分内容引过来总结下，也算是对java多线程这类问题的整理。 在多线程中，必须明白两个问题，一是多线程实现，二是代码同步。
在java中要想实现多线程，方法有两种：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；
…
}
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();//h1.start();
h2.run();//h2.start();
}
private String name;
}
这个例子实现了Thread中的run方法后，直接通过run方法调用，导致输出的结果按顺序执行，只需修改成注释后面的调用方式即可实现并行。
注意：虽然在这里调用的是start（）方法，但是实际上调用的还是run（）方法的主体。
Thread类中run()和start()方法的区别如下：
run()方法:在本线程内调用该Runnable对象的run()方法，可以重复多次调用；
start()方法:启动一个线程，调用该Runnable对象的run()方法，不能多次启动一个线程，同一线程实例连续调用start函数将会抛出java.lang.IllegalThreadStateException异常；
引用Ruthless博文中的例子可以比较清楚的明白这一点：
package com.ljq.test;
public class ThreadTest {
/**
* 观察直接调用run()和用start()启动一个线程的差别
*
* @param args
* @throws Exception
*/
public static void main(String[] args){
Thread thread=new ThreadDemo();
//第一种
//表明: run()和其他方法的调用没任何不同,main方法按顺序执行了它,并打印出最后一句
//thread.run();
//第二种
//表明: start()方法重新创建了一个线程,在main方法执行结束后,由于start()方法创建的线程没有运行结束,
//因此主线程未能退出,直到线程thread也执行完毕.这里要注意,默认创建的线程是用户线程(非守护线程)
//thread.start();
//第三种
//1、为什么没有打印出100句呢?因为我们将thread线程设置为了daemon(守护)线程,程序中只有守护线程存在的时候,是可以退出的,所以只打印了七句便退出了
//2、当java虚拟机中有守护线程在运行的时候，java虚拟机会关闭。当所有常规线程运行完毕以后，
//守护线程不管运行到哪里，虚拟机都会退出运行。所以你的守护线程最好不要写一些会影响程序的业务逻辑。否则无法预料程序到底会出现什么问题
//thread.setDaemon(true);
//thread.start();
//第四种
//用户线程可以被System.exit(0)强制kill掉,所以也只打印出七句
thread.start();
System.out.println("main thread is over");
System.exit(1);
}
public static class ThreadDemo extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("This is a Thread test"+i);
}
}
}
}
Runnable接口的实现的大致框架如下，与Thread继承实现方式不同，Runnable则是实现接口的方式：
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。
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。
package com.netease.test; /**
*继承Thread类，不能资源共享
* */
class hello extends Thread {
public void run() {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
if (count > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在售票： " + count--);
}
else{
return;
}
}
} public static void main(String[] args) {
hello h1 = new hello();
hello h2 = new hello();
hello h3 = new hello();
new Thread(h1,"一号售票口").start();
new Thread(h2,"二号售票口").start();
new Thread(h3,"三号售票口").start();
} private int count = 5;
// private static int count = 5;
} 没有加static的结果： 一号售票口 正在售票： 5
一号售票口 正在售票： 4
一号售票口 正在售票： 3
三号售票口 正在售票： 5
三号售票口 正在售票： 4
三号售票口 正在售票： 3
三号售票口 正在售票： 2
一号售票口 正在售票： 2
三号售票口 正在售票： 1
一号售票口 正在售票： 1
二号售票口 正在售票： 5
二号售票口 正在售票： 4
二号售票口 正在售票： 3
二号售票口 正在售票： 2
二号售票口 正在售票： 1 加static的结果 一号售票口 正在售票： 5
一号售票口 正在售票： 4
一号售票口 正在售票： 3
一号售票口 正在售票： 2
一号售票口 正在售票： 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。
给count加上关键字static可实现资源共享。
我们换为Runnable接口，count不加static也能得到同样的第二种结果。
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。
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）
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 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）
5
4
3
2
1
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<===>20ChunGe<===>100Rollen<===>20ChunGe<===>100Rollen<===>20ChunGe<===>100Rollen<===>20ChunGe<===>100Rollen<===>20ChunGe<===>100Rollen<===>20ChunGe<===>100Rollen<===>20ChunGe<===>100Rollen<===>20ChunGe<===>100Rollen<===>20ChunGe<===>100Rollen<===>20ChunGe<===>100Rollen<===>20ChunGe<===>100Rollen<===>20ChunGe<===>100Rollen<===>20先在看结果就可以知道，之前的问题完全解决。《完》
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