多线程经典实例java语言已经内置了多线程支持,所有实现Runnable接口的类都可被启动一个新线程,新线程会执行该实例的run()方法,当run()方法执行完毕后,线程就结束了。
一旦一个线程执行完毕,这个实例就不能再重新启动,只能重新生成一个新实例,再启动一个新线程。
Thread类是实现了Runnable接口的一个实例,它代表一个线程的实例,并且,启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()实例方法:Thread t = new Thread();t.start();start()方法是一个native方法,它将启动一个新线程,并执行run()方法。
Thread类默认的run()方法什么也不做就退出了。
注意:直接调用run()方法并不会启动一个新线程,它和调用一个普通的java方法没有什么区别。
因此,有两个方法可以实现自己的线程:方法1:自己的类extend Thread,并复写run()方法,就可以启动新线程并执行自己定义的run()方法。
例如:public class MyThread extends Thread {public run() {System.out.println("MyThread.run()");}}在合适的地方启动线程:new MyThread().start();方法2:如果自己的类已经extends另一个类,就无法直接extends Thread,此时,必须实现一个Runnable接口:public class MyThread extends OtherClass implements Runnable {public run() {System.out.println("MyThread.run()");}}为了启动MyThread,需要首先实例化一个Thread,并传入自己的MyThread实例:MyThread myt = new MyThread();Thread t = new Thread(myt);t.start();事实上,当传入一个Runnable target参数给Thread后,Thread的run()方法就会调用target.run(),参考JDK源代码:public void run() {if (target != null) {target.run();}}线程还有一些Name, ThreadGroup, isDaemon等设置,由于和线程设计模式关联很少,这里就不多说了。
由于同一进程内的多个线程共享内存空间,在Java中,就是共享实例,当多个线程试图同时修改某个实例的内容时,就会造成冲突,因此,线程必须实现共享互斥,使多线程同步。
最简单的同步是将一个方法标记为synchronized,对同一个实例来说,任一时刻只能有一个synchronized方法在执行。
当一个方法正在执行某个synchronized方法时,其他线程如果想要执行这个实例的任意一个synchronized方法,都必须等待当前执行 synchronized方法的线程退出此方法后,才能依次执行。
但是,非synchronized方法不受影响,不管当前有没有执行synchronized方法,非synchronized 方法都可以被多个线程同时执行。
此外,必须注意,只有同一实例的synchronized方法同一时间只能被一个线程执行,不同实例的synchronized方法是可以并发的。
例如,class A定义了synchronized方法sync(),则不同实例a1.sync()和a2.sync()可以同时由两个线程来执行。
多线程同步的实现最终依赖锁机制。
我们可以想象某一共享资源是一间屋子,每个人都是一个线程。
当A希望进入房间时,他必须获得门锁,一旦A获得门锁,他进去后就立刻将门锁上,于是B,C,D...就不得不在门外等待,直到A释放锁出来后,B,C,D...中的某一人抢到了该锁(具体抢法依赖于 JVM的实现,可以先到先得,也可以随机挑选),然后进屋又将门锁上。
这样,任一时刻最多有一人在屋内(使用共享资源)。
Java语言规范内置了对多线程的支持。
对于Java程序来说,每一个对象实例都有一把“锁”,一旦某个线程获得了该锁,别的线程如果希望获得该锁,只能等待这个线程释放锁之后。
获得锁的方法只有一个,就是synchronized关键字。
例如:public class SharedResource {private int count = 0;public int getCount() { return count; }public synchronized void setCount(int count) { this.count = count; }}同步方法public synchronized void setCount(int count) { this.count = count; } 事实上相当于:public void setCount(int count) {synchronized(this) { // 在此获得this锁this.count = count;} // 在此释放this锁}红色部分表示需要同步的代码段,该区域为“危险区域”,如果两个以上的线程同时执行,会引发冲突,因此,要更改SharedResource的内部状态,必须先获得SharedResource实例的锁。
退出synchronized块时,线程拥有的锁自动释放,于是,别的线程又可以获取该锁了。
为了提高性能,不一定要锁定this,例如,SharedResource有两个独立变化的变量:public class SharedResouce {private int a = 0;private int b = 0;public synchronized void setA(int a) { this.a = a; }public synchronized void setB(int b) { this.b = b; }}若同步整个方法,则setA()的时候无法setB(),setB()时无法setA()。
为了提高性能,可以使用不同对象的锁:public class SharedResouce {private int a = 0;private int b = 0;private Object sync_a = new Object();private Object sync_b = new Object();public void setA(int a) {synchronized(sync_a) {this.a = a;}}public synchronized void setB(int b) {synchronized(sync_b) {this.b = b;}}}通常,多线程之间需要协调工作。
例如,浏览器的一个显示图片的线程displayThread想要执行显示图片的任务,必须等待下载线程 downloadThread将该图片下载完毕。
如果图片还没有下载完,displayThread可以暂停,当downloadThread完成了任务后,再通知displayThread“图片准备完毕,可以显示了”,这时,displayThread继续执行。
以上逻辑简单的说就是:如果条件不满足,则等待。
当条件满足时,等待该条件的线程将被唤醒。
在Java中,这个机制的实现依赖于wait/notify。
等待机制与锁机制是密切关联的。
例如:synchronized(obj) {while(!condition) {obj.wait();}obj.doSomething();}当线程A获得了obj锁后,发现条件condition不满足,无法继续下一处理,于是线程A就wait()。
在另一线程B中,如果B更改了某些条件,使得线程A的condition条件满足了,就可以唤醒线程A:synchronized(obj) {condition = true;obj.notify();}需要注意的概念是:# 调用obj的wait(), notify()方法前,必须获得obj锁,也就是必须写在synchronized(obj) {...} 代码段内。
# 调用obj.wait()后,线程A就释放了obj的锁,否则线程B无法获得obj锁,也就无法在synchronized(obj) {...} 代码段内唤醒A。
# 当obj.wait()方法返回后,线程A需要再次获得obj锁,才能继续执行。
# 如果A1,A2,A3都在obj.wait(),则B调用obj.notify()只能唤醒A1,A2,A3中的一个(具体哪一个由JVM决定)。
# obj.notifyAll()则能全部唤醒A1,A2,A3,但是要继续执行obj.wait()的下一条语句,必须获得obj锁,因此,A1,A2,A3只有一个有机会获得锁继续执行,例如A1,其余的需要等待A1释放obj锁之后才能继续执行。
# 当B调用obj.notify/notifyAll的时候,B正持有obj锁,因此,A1,A2,A3虽被唤醒,但是仍无法获得obj锁。
直到B退出synchronized块,释放obj锁后,A1,A2,A3中的一个才有机会获得锁继续执行。
前面讲了wait/notify机制,Thread还有一个sleep()静态方法,它也能使线程暂停一段时间。
sleep与wait的不同点是: sleep并不释放锁,并且sleep的暂停和wait暂停是不一样的。
obj.wait会使线程进入obj对象的等待集合中并等待唤醒。
但是wait()和sleep()都可以通过interrupt()方法打断线程的暂停状态,从而使线程立刻抛出InterruptedException。
如果线程A希望立即结束线程B,则可以对线程B对应的Thread实例调用interrupt方法。
如果此刻线程B正在wait/sleep/join,则线程B会立刻抛出InterruptedException,在catch() {} 中直接return即可安全地结束线程。
需要注意的是,InterruptedException是线程自己从内部抛出的,并不是interrupt()方法抛出的。
对某一线程调用 interrupt()时,如果该线程正在执行普通的代码,那么该线程根本就不会抛出InterruptedException。
但是,一旦该线程进入到 wait()/sleep()/join()后,就会立刻抛出InterruptedException。