java线程小结3

1. 多线程概述

　　要实现多线程可以通过继承Thread和实现Runnable接口。不过这两者之间存在一些区别。其中最重要的区别就是，如果一个类继承Thread类，则不适合于多个线程共享资源，而实现了Runnable接口，就可以方便地实现资源的共享。其实细说起来并不是能不能资源共享的事情，是因为继承Thread和实现Runnable接口这两种方式新建的任务数本身就是不同的，线程与任务的对应机制也是不同的。

范例1：继承Thread类

创建了多个thread，相当于创建了多个任务，每个任务交由一个thread来完成。

 1 package test;
 2 
 3 public class MyThreadDemo1 {
 4     public static void main(String args[]) {
 5         MyThread1 mt1 = new MyThread1();
 6         MyThread1 mt2 = new MyThread1();
 7         MyThread1 mt3 = new MyThread1();
 8         mt1.start();
 9         mt2.start();
10         mt3.start();
11     }
12 
13     static class MyThread1 extends Thread {
14         private int ticket = 5;
15 
16         @Override
17         public void run() {
18             // TODO Auto-generated method stub
19             for (int i = 0; i < 100; i++)
20                 if (ticket > 0)// 当余票大于0则买票
21                 {
22                     System.out.println("卖一张票：剩余ticket=" + --ticket); // 这里--ticket表示卖了一张票后的余票
23                 }
24         }
25     }
26 }

程序运行结果：

卖票：剩余ticket=5
卖票：剩余ticket=4
卖票：剩余ticket=3
卖票：剩余ticket=2
卖票：剩余ticket=1
卖票：剩余ticket=5
卖票：剩余ticket=4
卖票：剩余ticket=3
卖票：剩余ticket=5
卖票：剩余ticket=4
卖票：剩余ticket=3
卖票：剩余ticket=2
卖票：剩余ticket=1
卖票：剩余ticket=2
卖票：剩余ticket=1

View Code

以上程序通过继承Thread类实现多线程，程序中启动了三个线程，但是三个线程分别买了各自的5张票，并没有达到资源（Ticket）共享的目的。

范例2：实现Runable接口

相当于只创建了一个任务，并把这个任务交给三个线程来完成。

 1 package test;
 2 
 3 public class MyRunableThreadDemo1 {
 4     public static void main(String args[]) {
 5         MyRunableThread1 mrt = new MyRunableThread1();
 6         Thread t1 = new Thread(mrt);
 7         Thread t2 = new Thread(mrt);
 8         Thread t3 = new Thread(mrt);
 9         t1.start();
10         t2.start();
11         t3.start();
12     }
13 
14     static class MyRunableThread1 implements Runnable {
15         private int ticket = 5;
16 
17         @Override
18         public void run() {
19             // TODO Auto-generated method stub
20             for (int i = 0; i < 100; i++)
21                 if (ticket > 0)// 当余票大于0则买票
22                 {
23                     System.out.println("卖一张票：剩余ticket=" + --ticket); // 这里--ticket表示卖了一张票后的余票
24                 }
25         }
26     }
27 }

程序运行结果：

卖票：剩余ticket=5
卖票：剩余ticket=4
卖票：剩余ticket=3
卖票：剩余ticket=2
卖票：剩余ticket=1

View Code

从程序的运行结果中可以清楚地发现，虽然启动了3个线程，但是三个线程一共才卖出去5张票，即ticket属性是被所有线程所共享的。

可见，实现Runnable接口相对于继承Thrad类来说，有如下显著优势：
1.适合多个相同程序代码的线程去处理同一资源的情况。
2.可以避免由于java单继承特性带来的局限
3.增强了程序的健壮性，代码能够被多个线程共享，代码与数据时独立的。

2. 多线程的同步

多次运行范例2我们发现得到的结果可能都不相同。

范例2可能的输出结果1

卖票：剩余ticket=4
卖票：剩余ticket=5
卖票：剩余ticket=2
卖票：剩余ticket=3
卖票：剩余ticket=1

View Code

范例2可能的输出结果2

卖票：剩余ticket=4
卖票：剩余ticket=2
卖票：剩余ticket=1
卖票：剩余ticket=5
卖票：剩余ticket=1

View Code

范例2可能的输出结果3

卖票：剩余ticket=4
卖票：剩余ticket=5
卖票：剩余ticket=3
卖票：剩余ticket=2
卖票：剩余ticket=1
卖票：剩余ticket=0
卖票：剩余ticket=-1

View Code

出现票数为负的情况是因为：

线程1在执行 ticket--之前，线程2 进入了 if (ticket > 0) 这个判断，这样当线程1 ticket--之后ticket==0了，线程2再次执行ticket--那么ticket==-1。相当于多执行了一次 ticket--

3.两种线程同步方法

为了解决范例2中出现的问题，我们通过引入同步机制来解决问题。同步又分为同步代码块和同步方法两种类型。

 1 package test;
 2 
 3 public class MyRunableThreadDemo3 {
 4     public static void main(String args[]) {
 5         MyRunableThread1 mrt = new MyRunableThread1();
 6         Thread t1 = new Thread(mrt, "t1");
 7         Thread t2 = new Thread(mrt, "t2");
 8         Thread t3 = new Thread(mrt, "t3");
 9         t1.start();
10         t2.start();
11         t3.start();
12     }
13 
14     static class MyRunableThread1 implements Runnable {
15         private int ticket = 200;
16 
17         @Override
18         public void run() {
19 
20             //错误
21 //            synchronized (this) {
22 //                while (ticket > 0) {
23 //                    
24 ////                    try {
25 ////                        Thread.sleep(3);
26 ////                    } catch (InterruptedException e) {
27 ////                        e.printStackTrace();
28 ////                    }
29 //                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
30 //                            + "卖了一张票票，剩余ticket=" + --ticket);// 这里--ticket表示卖了一张票后的余票
31 //                }
32 //            }
33             /**
34              * 同步代码块 之前说到ticket出现负数的原因是线程1在执行 ticket--之前，线程2 进入了 if (ticket > 0) 这个判断， 
35              * 这样当线程1执行 ticket--之后ticket==0了，线程2再去执行ticket--，那么ticket==-1。相当于多执行了一次ticket--，
36              * 因此我们将synchronized(this)放在了if(ticket>0)之前。for(int i=0;i<100;i++)用来表示连续执行100次。这里synchronized在
37              * for循环后面，因此每个线程都执行100次，彼此都有可能锁冲突。
38              * */
39              for(int i=0;i<100;i++)
40                     synchronized(this)
41                     {
42                         if(ticket>0)
43                         {
44                             try{
45                                 Thread.sleep(30);
46                             }catch(InterruptedException e)
47                             {
48                                 e.printStackTrace();
49                             }
50                             System.out.println(Thread.currentThread().getName()
51                                     + "卖了一张票票，剩余ticket=" + --ticket);// 这里--ticket表示卖了一张票后的余票
52                         }
53                     }    
54         }
55     }
56 }

View Code

之前说到ticket出现负数的原因是“线程1在执行 --ticket之前，线程2 进入了 if (ticket > 0) 这个判断，这样当线程1执行 ticket--之后ticket==0了，线程2再去执行ticket--，那么ticket==-1，相当于多执行了一次ticket--”，

因此我们将synchronized(this)放在了if(ticket>0)之前。我们还可以发现外部有一个执行一般次的for循环for(int i=0;i<100;i++)，这用来表示run方法中的这synchronized代码块会被执行100次。需要注意的是只有执行完synchronized代码块才会释放锁。因此每一个线程都有100次可能出现锁冲突，一个线程需要等待另外一个线程执行完synchronized代码块中的内容以后才可以访问这个代码块。

范例4：同步方法

 1 package test;
 2 
 3 public class MyRunableThreadDemo4 {
 4     public static void main(String args[]) {
 5         MyRunableThread1 mrt = new MyRunableThread1();
 6         Thread t1 = new Thread(mrt, "t1");
 7         Thread t2 = new Thread(mrt, "t2");
 8         Thread t3 = new Thread(mrt, "t3");
 9         t1.start();
10         t2.start();
11         t3.start();
12     }
13 
14     static class MyRunableThread1 implements Runnable {
15         private int ticket = 200;
16 
17         @Override
18         public void run() {
19             for (int i = 0; i < 100; i++) {
20                 sale();
21             }
22         }
23         
24         public synchronized void sale() {
25             if (ticket > 0) {
26                 try {
27                     Thread.sleep(30);
28                 } catch (InterruptedException e) {
29                     e.printStackTrace();
30                 }
31                 System.out.println(Thread.currentThread().getName()
32                         + "卖了一张票票，剩余ticket=" + --ticket);// 这里--ticket表示卖了一张票后的余票
33             }
34         }
35     }
36 }

View Code

这里将操作ticket资源的内容单独抽取出来作为一个方法来调用，然后同步该方法，保证同一时间只有一个进程调用该方法。

4.生产者消费者案例

 1 package test;
 2 
 3 
 4 
 5 public class ThreadDeadLock {
 6     public static void main(String args[]) {
 7         Info info = new Info();
 8         // info作为参数传入两个线程当中
 9         ProducerThread pt = new ProducerThread(info);
10         ConsumerThread ct = new ConsumerThread(info);
11 
12         Thread producer = new Thread(pt, "producer");
13         Thread consumer = new Thread(ct, "consumer");
14         producer.start();
15         consumer.start();
16     }
17     
18     //资源类
19     static class Info {
20         private String name = "name";
21         private String content = "content";
22 
23         public String getName() {
24             return name;
25         }
26 
27         public void setName(String name) {
28             this.name = name;
29         }
30 
31         public String getContent() {
32             return content;
33         }
34 
35         public void setContent(String content) {
36             this.content = content;
37         }
38     }
39 
40     // 生产者线程
41     static class ProducerThread implements Runnable {
42         private Info info = null;
43 
44         // 构造函数，其参数是资源
45         public ProducerThread(Info info) {
46             this.info = info;
47         }
48 
49         @Override
50         public void run() {
51             // boolean flag=false;
52             for (int i = 0; i < 10; i++) {
53                 this.info.setName("name" + i);
54                 try {
55                     Thread.sleep(90);
56                 } catch (InterruptedException e) {
57                     // TODO Auto-generated catch block
58                     e.printStackTrace();
59                 }
60                 this.info.setContent("content" + i);
61             }
62         }
63     }
64 
65     static class ConsumerThread implements Runnable {
66         private Info info = null;
67 
68         // 构造函数，其参数是资源
69         public ConsumerThread(Info info) {
70             this.info = info;
71         }
72 
73         @Override
74         public void run() {
75             for (int i = 0; i < 10; i++) {
76                 try {
77                     Thread.sleep(100);
78                 } catch (InterruptedException e) {
79                     // TODO Auto-generated catch block
80                     e.printStackTrace();
81                 }
82                 System.out.println(this.info.getName() + ":-->"
83                         + this.info.getContent());
84             }
85         }
86     }
87 
88 }

View Code

程序输出：

name1:-->content0
name2:-->content1
name3:-->content2
name4:-->content3
name5:-->content4
name6:-->content5
name7:-->content6
name8:-->content7
name9:-->content8
name9:-->content9

View Code

范例5存在两个问题：
1.问题1：假设ProducerThread线程刚设置了name信息，还没有设置content信息，此时程序就切换到了ConsumerThread线程，那么ConsumerThread线程获取的是当前name与之前的content，所以输出结果会出现（比如：name1:-->content0）。这是因为name与content没有一起设置的原因，或者是说name与content信息不同步。
2.问题2：生产者放了若干次数据，消费者才开始取数据，或者是，消费者取完一个数据后，还没有等到生产者放入新的数据，又重复取出已去过的数据。（比如出现name1:-->content0 name1:-->content0，这个可以通过调节sleep来控制）

问题1 解决：加入同步

如果要为操作加入同步，可以通过定义同步方法的方式完成，即将设置名称和内容定义在一个方法里面，代码如范例6所示。

范例6

  1 package test;
  2 
  3 public class ThreadDeadLock2 {
  4     public static void main(String args[]) {
  5         Info info = new Info();
  6         // info作为参数传入两个线程当中
  7         ProducerThread pt = new ProducerThread(info);
  8         ConsumerThread ct = new ConsumerThread(info);
  9 
 10         Thread producer = new Thread(pt, "producer");
 11         Thread consumer = new Thread(ct, "consumer");
 12         producer.start();
 13         consumer.start();
 14     }
 15 
 16     // 资源类
 17     static class Info {
 18         private String name;
 19         private String content;
 20 
 21         //getter and setter
 22         public String getName() {
 23             return name;
 24         }
 25         public void setName(String name) {
 26             this.name = name;
 27         }
 28         public String getContent() {
 29             return content;
 30         }
 31         public void setContent(String content) {
 32             this.content = content;
 33         }
 34 
 35         // 获取name与content信息
 36         public synchronized void get() {
 37 
 38             try {
 39                 Thread.sleep(300);
 40             } catch (InterruptedException e) {
 41                 // TODO Auto-generated catch block
 42                 e.printStackTrace();
 43             }
 44             System.out.println(this.getName() + ":-->" + this.getContent());
 45         }
 46 
 47         // 设置name与content信息
 48         public synchronized void set(String name, String content) {
 49 
 50             this.setName(name);
 51             try {
 52                 Thread.sleep(300);
 53             } catch (InterruptedException e) {
 54                 // TODO Auto-generated catch block
 55                 e.printStackTrace();
 56             }
 57             this.setContent(content);
 58         }
 59     }
 60 
 61     // 生产者线程
 62     static class ProducerThread implements Runnable {
 63         private Info info = null;
 64 
 65         // 构造函数，其参数是资源
 66         public ProducerThread(Info info) {
 67             this.info = info;
 68         }
 69 
 70         @Override
 71         public void run() {
 72 
 73             for (int i = 0; i < 10; i++) {
 74                 this.info.set("name" + i, "content" + i);
 75             }
 76         }
 77     }
 78 
 79     static class ConsumerThread implements Runnable {
 80         private Info info = null;
 81 
 82         // 构造函数，其参数是资源
 83         public ConsumerThread(Info info) {
 84             this.info = info;
 85         }
 86 
 87         @Override
 88         public void run() {
 89             for (int i = 0; i < 10; i++) {
 90                 try {
 91                     Thread.sleep(100);
 92                 } catch (InterruptedException e) {
 93                     // TODO Auto-generated catch block
 94                     e.printStackTrace();
 95                 }
 96                 this.info.get();
 97             }
 98         }
 99     }
100 }

View Code

程序运行结果：

name-0:-->content-0
name+1:-->content+1
name-2:-->content-2
name+3:-->content+3
name-4:-->content-4
name-6:-->content-6
name+7:-->content+7
name-8:-->content-8
name+9:-->content+9
name+9:-->content+9

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从程序的运行结果中可以发现，问题1：信息错乱的问题已经解决，但是依然存在问题2：重复读取的问题，以及漏读信息的问题（比如上述输出中name9:-->content9重复读取，而name5:-->content5被漏读了）。既然有重复读取，则肯定会有重复设置的问题，那么对于这样的问题，该如何解决呢？此时，就需要使用Object类。Object类是所有类的父类，在此类中wait、notify是对线程操作有所支持的。

如果想让生产者不重复生产，消费者不重复消费，可以设置有一个标志位，假设标志位为boolean型变量，如果标志位内容为true，则表示可以生产，但是不能取走，如果标志位内容为false，则表示可以取走，不能生产。操作流程如下：

java线程小结3

问题解决2——加入等待与唤醒

  1 package edu.sjtu.erplab.thread;
  2 
  3 class Info{
  4     private String name="name";
  5     private String content="content";
  6     private boolean flag=true;
  7     public  synchronized void set(String name,String content)
  8     {
  9         if(!flag)//标志位为false，不可以生产
 10         {
 11             try {
 12                 super.wait();
 13             } catch (InterruptedException e) {
 14                 // TODO Auto-generated catch block
 15                 e.printStackTrace();
 16             }
 17         }
 18         this.setName(name);
 19         try {
 20             Thread.sleep(30);
 21         } catch (InterruptedException e) {
 22             // TODO Auto-generated catch block
 23             e.printStackTrace();
 24         }
 25         this.setContent(content);
 26         flag=false;//修改标志位为false，表示生产者已经完成资源，消费者可以消费。
 27         super.notify();//唤醒消费者进程
 28     }
 29     
 30     public synchronized void get()
 31     {
 32         if(flag)
 33         {
 34             try {
 35                 super.wait();
 36             } catch (InterruptedException e) {
 37                 // TODO Auto-generated catch block
 38                 e.printStackTrace();
 39             }
 40         }
 41         try {
 42             Thread.sleep(30);
 43         } catch (InterruptedException e) {
 44             // TODO Auto-generated catch block
 45             e.printStackTrace();
 46         }
 47         System.out.println(this.getName()+":-->"+this.getContent());
 48         flag=true;//修改标志位为true，表示消费者拿走资源，生产者可以生产。
 49         super.notify();//唤醒生产者进程。
 50     }
 51     
 52     
 53     public String getName() {
 54         return name;
 55     }
 56     public void setName(String name) {
 57         this.name = name;
 58     }
 59     public String getContent() {
 60         return content;
 61     }
 62     public void setContent(String content) {
 63         this.content = content;
 64     }
 65     
 66 }
 67 
 68 class Producer implements Runnable{
 69     private Info info=null;
 70     public Producer(Info info)
 71     {
 72         this.info=info;
 73     }
 74     
 75 
 76     @Override
 77     public void run() {
 78         boolean flag=false;
 79         for(int i=0;i<10;i++)
 80             if(flag)
 81             {
 82                 this.info.set("name+"+i, "content+"+i);
 83                 flag=false;
 84             }
 85             else
 86             {
 87                 this.info.set("name-"+i, "content-"+i);
 88                 flag=true;
 89             }
 90     }
 91 }
 92 
 93 class Consumer implements Runnable{
 94     private Info info=null;
 95     public Consumer(Info info)
 96     {
 97         this.info=info;
 98     }
 99     @Override
100     public void run() {
101         for(int i=0;i<10;i++)
102         {
103             try {
104                 Thread.sleep(10);
105             } catch (InterruptedException e) {
106                 // TODO Auto-generated catch block
107                 e.printStackTrace();
108             }
109             this.info.get();
110         }
111         
112     }
113 }
114 
115 public class ThreadDeadLock {
116     public static void main(String args[])
117     {
118         Info info=new Info();
119         Producer pro=new Producer(info);
120         Consumer con=new Consumer(info);
121         new Thread(pro).start();
122         new Thread(con).start();
123     }
124     
125 }

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程序运行结果：

name-0:-->content-0
name+1:-->content+1
name-2:-->content-2
name+3:-->content+3
name-4:-->content-4
name+5:-->content+5
name-6:-->content-6
name+7:-->content+7
name-8:-->content-8
name+9:-->content+9

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参考：http://www.cnblogs.com/xwdreamer/archive/2011/11/20/2296931.html

1. 多线程概述

3.两种线程同步方法

4.生产者消费者案例

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