java中的多线程

mac2022-06-30 247

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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 /** * @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：

1 2 3 4 5 6 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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 /** * @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：

1 2 3 4 5 6 7 8 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，大家有兴趣的话可以看一下：http://www.cnblogs.com/rollenholt/archive/2011/08/18/2144847.html

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。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 /** * @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

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 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。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 /** * @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】：

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

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 /** * @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

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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 /** * @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

main 线程执行-->11

main 线程执行-->12

main 线程执行-->13

．．．

线程的休眠：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 /** * @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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 /** * @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。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 /** * @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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 /** * @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。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 /** * @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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 /** * @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】：

-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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 /** * @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。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 /** * @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。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 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

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。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 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

Rollen<===>20

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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 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(); } } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 【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。

《完》

转载于:https://www.cnblogs.com/kms1989/p/4153264.html

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