多线程系列之wait、notify、sleep、join、yield、synchronized关键字、ReentrantLock锁
前言
多线程一直是初学者最困惑的地方，每次看到一篇文章，觉得很有难度，就马上叉掉，不看了，我以前也是这样过来的。后来，我发现这样的态度不行，知难而退，永远进步不了。于是，我狠下心来看完别人的博客，尽管很难但还是咬着牙，不懂去查阅资料，到最后弄懂整个过程。虽然花费时间很大，但这就是自学的精髓，别人学不会，而我却学到了。很简单的一个例子，一开始我对自定义View也是很抵触，看到很难的图就不去思考他，故意避开它，然而当我看到自己喜欢的雷达图时，很有兴趣的去查阅资料，不知不觉，自定义View对我已经没有难度了。所以对于多线程我也是0基础，不过我还是咬着牙皮，该学的还是得学。这里先总结这几个类特点和区别，让大家带着模糊印象来学习这篇文章
- Thread是个线程，而且有自己的生命周期
- 对于线程常用的操作有：wait（等待）、notify（唤醒）、notifyAll、sleep（睡眠）、join（阻塞）、yield（礼让）
- wait、notify、notifyAll都必须在synchronized中执行，否则会抛出异常
- synchronized关键字和ReentrantLock锁都是辅助线程同步使用的
- 初学者常犯的误区：一个对象只有一个锁（正确的）
本篇文章包含以下内容
线程同步之synchronized关键字
马上就过年了，火车抢票又是一年沸沸扬扬的事情，这也就好比我们的多线程抢夺资源是一个道理，下面我们通过火车抢票的案例来理解
public class SyncActivity extends AppCompatActivity {
private int ticket = 10;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_sync);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread() {
@Override
public void run() {
//买票
sellTicket();
}
}.start();
}
}
public void sellTicket() {
ticket--;
System.out.println("剩余的票数：" + ticket);
}
}这里我们通过开启十个线程来购买火车票，不过火车票只有十张，下面通过打印信息来看一下抢票的情况
剩余的票数：9
剩余的票数：8
剩余的票数：7
剩余的票数：6
剩余的票数：5
剩余的票数：1
剩余的票数：1
剩余的票数：1
剩余的票数：1
剩余的票数：0可以发现，票数出现了误差，这明显就是不行的，这也是因为开启了十个线程，大家都抢着自己的票。上面这种情况是因为其中有四个线程都挤在一起了，然后一起执行了【ticket–;】，接着再一起执行【System.out.println(“剩余的票数：” + ticket);】导致的。那么该如何保证大家都是能够自觉排队，井然有序的抢票呢。这个时候就要用到synchronized关键字
方法一：我们在方法上添加synchronized关键字
public class SyncActivity extends AppCompatActivity {
private int ticket = 10;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_sync);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread() {
@Override
public void run() {
//买票
sellTicket();
}
}.start();
}
}
//添加在这里
public synchronized void sellTicket() {
ticket--;
System.out.println("剩余的票数：" + ticket);
}
}这样就表示这个方法是同步的，只能由一个个线程来争夺里面的资源，下面通过打印信息可以验证
剩余的票数：9
剩余的票数：8
剩余的票数：7
剩余的票数：6
剩余的票数：5
剩余的票数：4
剩余的票数：3
剩余的票数：2
剩余的票数：1
剩余的票数：0方法二：我们在方法内添加synchronized关键字
public class SyncActivity extends AppCompatActivity {
private int ticket = 10;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_sync);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread() {
@Override
public void run() {
//买票
sellTicket();
}
}.start();
}
}
//添加在这里
Object lock = new Object();
public void sellTicket() {
synchronized(lock){
ticket--;
System.out.println("剩余的票数：" + ticket);
}
}
}其实，synchronized关键字可以理解为一个锁，而锁就需要被锁的东西，所以synchronized又分为类锁和对象锁，即可以锁类又可以锁对象，它们共同的作用就是保证线程的同步。就好比如我们上面中synchronized(lock)，就是对象锁，将Object对象锁起来
一、类锁和对象锁的概念
对象锁和类锁在锁的概念上基本上和内置锁是一致的，但是在多线程访问时，两个锁实际是有很大的区别的，对象锁是用于对象实例方法，或者一个对象实例上的，类锁是用于类的静态方法或者一个类的class对象上的。我们知道，类的对象实例可以有很多个，但是每个类只有一个class对象，所以，结论是：1、不同对象实例的对象锁是互不干扰的，但是每个类只有一个类锁。2、而且类锁和对象锁互相不干扰。
二、对象锁
类锁创建如下两种方法
public class SynchronizedDemo {
//同步方法，对象锁
public synchronized void syncMethod() {
}
//同步块，对象锁
public void syncThis() {
synchronized (this) {
}
}
}三、类锁
对象锁创建如下两种方法
public class SynchronizedDemo {
//同步class对象，类锁
public void syncClassMethod() {
synchronized (SynchronizedDemo.class) {
}
}
//同步静态方法，类锁
public static synchronized void syncStaticMethod(){
}
}四、通过例子理解结论和概念
根据类锁和对象锁的概念，我们来通过例子验证一下其正确性，这里演示两个对象锁和一个类锁，我们创建一个类
public class SynchronizedDemo {
private int ticket = 10;
//同步方法，对象锁
public synchronized void syncMethod() {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
ticket--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "剩余的票数：" + ticket);
}
}
//同步块，对象锁
public void syncThis() {
synchronized (this) {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
ticket--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "剩余的票数：" + ticket);
}
}
}
//同步class对象，类锁
public void syncClassMethod() {
synchronized (SynchronizedDemo.class) {
for (int i = 0; i < 50; i++) {
ticket--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "剩余的票数：" + ticket);
}
}
}
}情况一：同一个对象，使用两个线程调用不同对象锁
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_sync);
final SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
//线程一
new Thread() {
@Override
public void run() {
synchronizedDemo.syncMethod();
}
}.start();
//线程二
new Thread() {
@Override
public void run() {
synchronizedDemo.syncThis();
}
}.start();
}由于使用的是同一个对象的对象锁，所以执行出来的结果是同步的（即先运行线程一，等线程一运行完后运行线程二，ticket有序的减少），这里使用1000比较大的数字是为了一次能看出效果
Thread-1611剩余的票数：7
Thread-1611剩余的票数：6
Thread-1611剩余的票数：5
Thread-1611剩余的票数：4
Thread-1611剩余的票数：3
Thread-1611剩余的票数：2情况二：不同对象，使用两个线程调用同个对象锁
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_sync);
final SynchronizedDemo synchronizedDemo1 = new SynchronizedDemo();
final SynchronizedDemo synchronizedDemo2 = new SynchronizedDemo();
//线程一
new Thread() {
@Override
public void run() {
synchronizedDemo1.syncMethod();
}
}.start();
//线程二
new Thread() {
@Override
public void run() {
synchronizedDemo2.syncMethod();
}
}.start();
}由于是不同对象，所以执行的对象锁都不是不同的，其结果是两个线程互相抢占资源的运行，即ticket偶尔会无序的减少
Thread-1667剩余的票数：-1612
Thread-1667剩余的票数：-1613
Thread-1668剩余的票数：-1630
Thread-1668剩余的票数：-1631
Thread-1668剩余的票数：-1632情况三：同一个对象，使用两个线程调用一个对象锁一个类锁
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_sync);
final SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
//线程一
new Thread() {
@Override
public void run() {
synchronizedDemo.syncMethod();
}
}.start();
//线程二
new Thread() {
@Override
public void run() {
synchronizedDemo.syncClassMethod();
}
}.start();
}由于对象锁和类锁互不干扰，所以也是线程不安全的
Thread-1667剩余的票数：-1612
Thread-1667剩余的票数：-1613
Thread-1668剩余的票数：-1630
Thread-1668剩余的票数：-1631
Thread-1668剩余的票数：-1632这里再温习一下结论：1、不同对象实例的对象锁是互不干扰的，但是每个类只有一个类锁。2、而且类锁和对象锁互相不干扰。
不知不觉synchronized介绍了那么多，本可以放单独一篇文章的，不过后面的不多，认真看的人应该有点收获
线程同步之ReentrantLock锁
Java6.0增加了一种新的机制：ReentrantLock。ReentrantLock比synchronized理解简单多了，下面看ReentrantLock的使用
public class RenntrantLockActivity extends AppCompatActivity {
Lock lock;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_renntrant_lock);
lock = new ReentrantLock();
doSth();
}
public void doSth() {
lock.lock();
try {
//这里执行线程同步操作
} finally {
lock.unlock();
}
}
}使用ReentrantLock很好理解，就好比我们现实的锁头是一样道理的。使用ReentrantLock的一般组合是lock与unlock成对出现的，需要注意的是，千万不要忘记调用unlock来释放锁，否则可能会引发死锁等问题。如果忘记了在finally块中释放锁，可能会在程序中留下一个定时炸弹，随时都会炸了，而是用synchronized，JVM将确保锁会获得自动释放，这也是为什么Lock没有完全替代掉synchronized的原因
线程的生命周期的介绍
线程也有属于自己的生命周期，这里使用我画的一张图来理解，在下面我们会讲解这个有关生命周期的一些方法的使用
线程的等待唤醒机制之wait()、notify()、notifyAll()
一开始我们也提到了wait、notify、notifyAll都必须在synchronized中执行，否则会抛出异常。所以下面以一个简单的例子来介绍线程的等待唤醒机制
public class WaitAndNotifyActivity extends AppCompatActivity {
private static Object lockObject = new Object();
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_wait_and_notify);
System.out.println("主线程运行");
//创建子线程
Thread thread = new WaitThread();
thread.start();
long start = System.currentTimeMillis();
synchronized (lockObject) {
try {
System.out.println("主线程等待");
lockObject.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("主线程继续 --> 等待的时间：" + (System.currentTimeMillis() - start));
}
}
class WaitThread extends Thread {
@Override
public void run() {
synchronized (lockObject) {
try {
//子线程等待了2秒钟后唤醒lockObject锁
Thread.sleep(2000);
lockObject.notifyAll();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}可以看到，我们使用的是同一个对象的锁，和同一个对象执行的wait()和notify()才会保证了我们的线程同步。当主线程执行到wait()方法时，代表主线程等待，让出使用权让子线程执行，这个时候主线程等待这一事件会被加进到【等待唤醒的队列】中。然后子线程则是两秒钟后执行notify()方法唤醒等待【唤醒队列中】的第一个线程，这里指的是主线程。而notifyAll()方法则是唤醒整个【唤醒队列中】的所有线程，这里就不多加演示了
下面采用一道经典的Java多线程面试题来让大家练习熟悉熟悉：子线程循环10次，接着主线程循环15次，接着又回到子线程循环10次，接着再回到主线程又循环15次，如此循环50次
//子线程
new Thread() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 50; i++) {
for (int j = 0; j < 10; j++) {
System.out.println("子循环循环第" + (j + 1) + "次");
}
System.out.println("--> 子线程循环了" + (i + 1) + "次");
}
}
}.start();
//主线程
for (int i = 0; i < 50; i++) {
for (int j = 0; j < 15; j++) {
System.out.println("主循环循环第" + (j + 1) + "次");
}
System.out.println("--> 主线程循环了" + (i + 1) + "次");
}首先是主要思路的搭建，现在的问题就是如何让子线程和主线程有序的执行呢，那肯定是我们的等待唤醒机制
//子线程
new Thread() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 50; i++) {
synchronized (lock){
for (int j = 0; j < 10; j++) {
System.out.println("子循环循环第" + (j + 1) + "次");
}
//唤醒
lock.notify();
//等待
try {
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}.start();
//主线程
for (int i = 0; i < 50; i++) {
synchronized (lock){
//等待
try {
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
for (int j = 0; j < 15; j++) {
System.out.println("主循环循环第" + (j + 1) + "次");
}
//唤醒
lock.notify();
}
}不管是主线程先运行还是子线程运行，两个线程只能同时进入synchronized (lock)一个锁中。由于是子线程先运行：1、当主线程先进入synchronized (lock)锁时，它就必须是等待，而子线程开始运行输出，输出后就唤醒主线程。2、当子线程先运行的话，那就直接输出，然后等待主线程的运行输出
线程的sleep()、join()、yield()
一、sleep()
sleep()作用是让线程休息指定的时间，时间一到就继续运行，它的使用很简单
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}二、join()
join()作用是让指定的线程先执行完再执行其他线程，而且会阻塞主线程，它的使用也很简单
public class JoinActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_join);
//启动线程一
try {
MyThread myThread1 = new MyThread("线程一");
myThread1.start();
myThread1.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("主线程需要等待");
//启动线程二
try {
MyThread myThread2 = new MyThread("线程二");
myThread2.start();
myThread2.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("主线程继续执行");
}
class MyThread extends Thread {
public MyThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
System.out.println(getName() + "在运行");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}这里就不解释了，看打印信息，你就能发现它的作用了
线程一在运行
主线程需要等待
线程二在运行
主线程继续执行三、yield()
yield()的作用是指定线程先礼让一下别的线程的先执行，就好比公交车只有一个座位，谁礼让了谁就坐上去。特别注意的是：yield()会礼让给相同优先级的或者是优先级更高的线程执行，不过yield()这个方法只是把线程的执行状态打回准备就绪状态，所以执行了该方法后，有可能马上又开始运行，有可能等待很长时间
public class YieldActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_yield);
MyThread myThread1 = new MyThread("线程一");
MyThread myThread2 = new MyThread("线程二");
myThread1.start();
myThread2.start();
}
class MyThread extends Thread {
public MyThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public synchronized void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(getName() + "在运行，i的值为：" + i + " 优先级为：" + getPriority());
if (i == 2) {
System.out.println(getName() + "礼让");
Thread.yield();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}这里我们通过Thread.sleep()的方式，让线程强行延迟一秒回到准备就绪状态，这样在打印信息上就能看到我们想要的结果了
线程二在运行，i的值为：0 优先级为：5
线程二在运行，i的值为：1 优先级为：5
线程二在运行，i的值为：2 优先级为：5
线程二礼让
线程一在运行，i的值为：0 优先级为：5
线程一在运行，i的值为：1 优先级为：5
线程一在运行，i的值为：2 优先级为：5
线程一礼让
线程二在运行，i的值为：3 优先级为：5
线程二在运行，i的值为：4 优先级为：5
线程二在运行，i的值为：5 优先级为：5
线程二在运行，i的值为：6 优先级为：5
......好了，关于线程的介绍就这么多，可能知识点有点多，我自己也学习了好几天来掌握线程，这里的分享我都是测试过的。学习一遍才知道原来是这么一回事，没学习之前看别人的文章还是懂的，当自己码一遍的时候会发现写不出来，原因是没有真正理解线程。现在理解了线程之后，写出来会根据它的作用和思路来写，根本不用记代码