Java多线程基础(一)

　　一个简单的多线程的例子：

package multiThread;

public class BasicThread implements Runnable{

    private int countDown  = 10;
    private static int taskCount = 0;
    private final int id = taskCount++;

    public static void main(String [ ] args) {
        Thread t = new Thread(new BasicThread());
        t.setName("test_thread1");
        t.start();   //not t.run();  t.run() will not start a new thread,just exist one thread
        System.out.println("i am finished!");
    }

    @Override
    public void run() {
        while(countDown>=0){
           System.out.print("#"+ id + "(" + (countDown>0 ? countDown : "lift off! "+ Thread.currentThread().getName()+ "\r\n") + "),"); 
            countDown --;
        }
    }
}

　　运行的结果为：

i am finished!
#0(10),#0(9),#0(8),#0(7),#0(6),#0(5),#0(4),#0(3),#0(2),#0(1),#0(lift off!),

　　关于上面的代码有几点说明一下：

　　1.final int id = taskCount++，final修饰基本变量时，值是不变的，从结果可以看到，id的值始终为0。

　　2.使用t.start()来开启一个线程，而不是t.run()，t.run()还是运行在main方法的线程中，始终只有1个线程。

　　3.使用t.setName("test_thread1");是一个好的习惯，方便后续的定位问题。

　　使用setDaemon(true)可以将线程设置为后台线程，后台线程有如下的特点：

　　1.JVM中只剩下Daemon线程时就会退出，只要还有一个non-Daemon线程存活，JVM就不会退出。Daemon线程可以在做一些后台的服务性工作，例如JVM的gc线程就是一个低优先级的Daemon线程。

　　2.线程启动时，默认是non-Daemon的。

　　3.setDaemon(true)一定要在start方法之前，否则回报异常。

　　4.无法将一个已经启动的non-Daemon线程变为Daemon线程。

　　5.Daemon线程中产生的新线程默认将是Daemon的。

　　使用Executor来完成多线程，例子如下：

package multiThread;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ExecutorTest {

    public static void main(String [ ] args) {
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool(); //will create one thread for each task
        //ExecutorService exec2 = Executors.newFixedThreadPool(5); only eixsts 5 threads,others will wait
        //ExecutorService exec3 = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for(int i=0;i<7;i++){
            exec.execute(new BasicThread());
        }
        //exec.shutdown();      programe will not exit
        //exec.execute(new BasicThread());  error
        exec.execute(new BasicThread());
        exec.execute(new BasicThread());
    }

}

　　所有的线程池在线程可用的情况下，都会去复用已创建的线程，上面的代码运行结果为：

#0(10),#1(10),#0(9),#0(8),#0(7),#0(6),#0(5),#0(4),#0(3),#0(2),#0(1),#3(10),#3(9),#3(8),#3(7),#3(6),#3(5),#3(4),#3(3),#3(2),#3(1),#3(lift off! pool-1-thread-4
),#2(10),#0(lift off! pool-1-thread-1
),#1(9),#1(8),#1(7),#1(6),#1(5),#1(4),#1(3),#1(2),#1(1),#1(lift off! pool-1-thread-2
),#2(9),#2(8),#2(7),#2(6),#2(5),#2(4),#2(3),#2(2),#2(1),#2(lift off! pool-1-thread-3
),#7(10),#7(9),#7(8),#7(7),#7(6),#7(5),#7(4),#7(3),#7(2),#7(1),#6(10),#6(9),#6(8),#6(7),#6(6),#6(5),#6(4),#6(3),#6(2),#6(1),#4(10),#4(9),#4(8),#4(7),#4(6),#8(10),#6(lift off! pool-1-thread-2
),#7(lift off! pool-1-thread-4
),#5(10),#8(9),#8(8),#8(7),#8(6),#8(5),#8(4),#8(3),#4(5),#4(4),#4(3),#4(2),#4(1),#4(lift off! pool-1-thread-5
),#8(2),#8(1),#8(lift off! pool-1-thread-6
),#5(9),#5(8),#5(7),#5(6),#5(5),#5(4),#5(3),#5(2),#5(1),#5(lift off! pool-1-thread-1
),

　　上面的例子有一点是需要注意的:

　　注释掉exec.shutdown();之后，程序将在所有线程运行完成后一分钟后才结束。如果想要想线程运行完后，程序自动退出，需要加上exec.shutdown();

　　exec.shutdown();的作用是为了防止新的任务加入线程队列中。

　　如果希望线程在结束时可以带上返回值，可以使用Callable来代替Runnable，如下例：　

package multiThread;

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class CallableTest {

    @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();
        List<Future> ls = new ArrayList<Future>();
        for(int i =0;i<5;i++){
            ls.add(es.submit(new RuturnObj(i)));
        }
        es.shutdown();  //only with es.shutdown(),the program will shut down,unless program will not shut down
        for(Future f:ls){
            System.out.println(f.get());
        }

    }
}

@SuppressWarnings("rawtypes")
class RuturnObj implements Callable{
    private int id;

    RuturnObj(int id){
        this.id = id;
    }

    @Override
    public Object call() throws Exception {
        return "RuturnObj return id: " + id ;
    }

}

　　运行结果为：

RuturnObj return id: 0
RuturnObj return id: 1
RuturnObj return id: 2
RuturnObj return id: 3
RuturnObj return id: 4

　　在第一个线程上调用第二个线程的join方法，第一个线程将等待第二个线程完成后再接着执行。如果第一个线程不想等待，可以调用interrupt方法，第一个方法将继续执行，第二个方法将等待执行。

package multiThread;

public class JoinTest {

    public static void main(String [ ] args) {
        Sleeper sheep = new Sleeper("sheep"),pig = new Sleeper("pig");
        Joiner doc = new Joiner("doc",sheep),gru = new Joiner("gru",pig);

        gru.interrupt();
    }
}

class Sleeper extends Thread{
    public Sleeper(String name){
        super(name);
        start();
    }

    public void run(){
        try {
            Thread.sleep(1000);
        }
        catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Sleeper "  + getName() + " was interrupted!");
        }
        System.out.println("Sleeper " + getName() + " has finished!");
    }
}

class Joiner extends Thread{
    private Sleeper sl;
    public Joiner(String name,Sleeper sl){
        super(name);
        this.sl = sl;
        start();
    }
    public void run(){
        try {
            sl.join();
        }
        catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Joiner " + getName() + " was interrupted!");
        }
        System.out.println("Joiner " + getName() + " has finished!");
    }

}

　　输出结果为：

Joiner gru was interrupted!
Joiner gru has finished!
Sleeper sheep has finished!
Sleeper pig has finished!
Joiner doc has finished!

　　Java SE5中的concurrent包中的CyclicBarrier使用上比join更为合适。

　　下面是一个使用CyclicBarrier的例子，开启了6个线程，模拟统计各省的信息，各省的信息都统计完后再统计全国的信息，如下：

package multiThread;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class CyclicBarrierTest {
    //CountDownLatch： 一个或者是一部分线程 ，等待另外一部线程都完成了，再继续执行
    //CyclicBarrier： 所有线程互相等待完成,再执行主任务
    //一个是在主任务里面await，一个是在子任务里面await

    public static void main(String[] args) {
        TotalService totalService = new TotalServiceImpl();
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5, new TotalTask(totalService));

        List<String> provinceNames = Arrays.asList("北京","上海","广西","四川","黑龙江");
        ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();
        for(int i=0;i<provinceNames.size();i++){
            es.execute(new BillTask(new BillServiceImpl(), barrier, provinceNames.get(i)));
        }
        es.shutdown();
    }
}

/**
 * 主任务：汇总任务
 */
class TotalTask implements Runnable {
    private TotalService totalService;

    TotalTask(TotalService totalService) {
        this.totalService = totalService;
    }

    public void run() {
        // 读取内存中各省的数据汇总，过程略。
        System.out.println("=======================================");
        System.out.println("开始全国汇总");
        totalService.count();
        System.out.println("全国数据汇总完毕");
    }
}

/**
 * 子任务：计费任务
 */
class BillTask extends Thread {
    // 计费服务
    private BillService billService;
    private CyclicBarrier barrier;
    // 代码，按省代码分类，各省数据库独立。
    private String code;

    BillTask(BillService billService, CyclicBarrier barrier, String code) {
        this.billService = billService;
        this.barrier = barrier;
        this.code = code;
    }

    public void run() {
        System.out.println("开始计算--" + code + "省--数据！");
        billService.bill(code);
        // 把bill方法结果存入内存，如ConcurrentHashMap,vector等,代码略
        System.out.println(code + "省已经计算完成,并通知汇总Service！");
        try {
            // 通知barrier已经完成
            barrier.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

interface BillService {
    public void bill(String code);
}

class BillServiceImpl implements BillService {

    @Override
    public void bill(String code) {
        Random rd = new Random(47);
        int i = rd.nextInt(4000);
        try {
            Thread.sleep(i);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

interface TotalService {
    public void count();
}

class TotalServiceImpl implements TotalService {

    @Override
    public void count() {
        Random rd = new Random(47);
        int i = rd.nextInt(4000);
        try {
            Thread.sleep(i);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

　　输出结果为：

开始计算--北京省--数据！
开始计算--广西省--数据！
开始计算--上海省--数据！
开始计算--黑龙江省--数据！
开始计算--四川省--数据！
四川省已经计算完成,并通知汇总Service！
北京省已经计算完成,并通知汇总Service！
黑龙江省已经计算完成,并通知汇总Service！
广西省已经计算完成,并通知汇总Service！
上海省已经计算完成,并通知汇总Service！
=======================================
开始全国汇总
全国数据汇总完毕

　　CountDownLatch可以完成与CyclicBarrier类似的功能，CyclicBarrier是可以复用的，CountDownLatch却不可以。

　　下面用CountDownLatch模拟项目的开发，只有当每个模块都完成后，项目才完成， 每个模块的用时不同。

package multiThread;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * 模拟项目的开发，只有当每个模块都完成后，项目才完成 每个模块的用时不同
 *
 */
public class CountDownLatchTest {
    private static final int SIZE = 5;

    public static void main(String[] args) {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(SIZE);
        Random r = new Random(47);
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        Controller controller = new Controller(latch);
        exec.execute(controller);
        for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
            exec.execute(new Module(latch, "模块" + (i + 1), r.nextInt(2000)));
        }
        exec.shutdown();
    }
}

class Module implements Runnable {
    private CountDownLatch latch;
    private String moduleName;
    private int time;// 用时

    public Module(CountDownLatch latch, String moduleName, int time) {
        super();
        this.latch = latch;
        this.moduleName = moduleName;
        this.time = time;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            work();
            latch.countDown();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void work() throws InterruptedException {
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(time);
        System.out.println(moduleName + " 完成，耗时:" + time);
    }
}

class Controller implements Runnable {
    private CountDownLatch latch;

    public Controller(CountDownLatch latch) {
        super();
        this.latch = latch;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            latch.await();
            System.out.println("所有模块都完成，任务完成");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

　　运行结果为：

模块2 完成，耗时:555
模块3 完成，耗时:693
模块5 完成，耗时:961
模块1 完成，耗时:1258
模块4 完成，耗时:1861
所有模块都完成，任务完成