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Java的多线程-实现多线程及线程的同步

发布时间:2019-09-12 17:54:09

一. 实现多线程

1. 虚假的多线程

例1:

public class TestThread { int i=0, j=0; public void go(int flag){ while(true){ try{ Thread.sleep(100); } catch(InterruptedException e){ System.out.println("Interrupted"); } if(flag==0) i++; System.out.println("i=" + i); } else{ j++; System.out.println("j=" + j); } } } public static void main(String[] args){ new TestThread().go(0); new TestThread().go(1); }}

上面程序的运行结果为:

i=1

i=2

i=3

。。。

结果将一直打印出I的值。我们的意图是当在while循环中调用sleep()时,另一个线程就将起动,打印出j的值,但结果却并不是这样。关于sleep()为什么不会出现我们预想的结果,在下面将讲到。

2. 实现多线程

通过继承class Thread或实现Runnable接口,我们可以实现多线程

2.1 通过继承class Thread实现多线程

class Thread中有两个最重要的函数run()和start()。

1) run()函数必须进行覆写,把要在多个线程中并行处理的代码放到这个函数中。

2) 虽然run()函数实现了多个线程的并行处理,但我们不能直接调用run()函数,而是通过调用start()函数来调用run()函数。在调用start()的时候,start()函数会首先进行与多线程相关的初始化(这也是为什么不能直接调用run()函数的原因),然后再调用run()函数。

例2:

public class TestThread extends Thread{ private static int threadCount = 0; private int threadNum = ++threadCount; private int i = 5; public void run(){ while(true){ try{ Thread.sleep(100);  } catch(InterruptedException e){ System.out.println("Interrupted"); } System.out.println("Thread " + threadNum + " = " + i); if(--i==0) return; } } public static void main(String[] args){ for(int i=0; i<5; i++) new TestThread().start(); }}

运行结果为:

Thread 1 = 5

Thread 2 = 5

Thread 3 = 5

Thread 4 = 5

Thread 5 = 5

Thread 1 = 4

Thread 2 = 4

Thread 3 = 4

Thread 4 = 4

Thread 1 = 3

Thread 2 = 3

Thread 5 = 4

Thread 3 = 3

Thread 4 = 3

Thread 1 = 2

Thread 2 = 2

Thread 5 = 3

Thread 3 = 2

Thread 4 = 2

Thread 1 = 1

Thread 2 = 1

Thread 5 = 2

Thread 3 = 1

Thread 4 = 1

Thread 5 = 1

从结果可见,例2能实现多线程的并行处理。

**:在上面的例子中,我们只用new产生Thread对象,并没有用reference来记录所产生的Thread对象。根据垃圾回收机制,当一个对象没有被reference引用时,它将被回收。但是垃圾回收机制对Thread对象“不成立”。因为每一个Thread都会进行注册动作,所以即使我们在产生Thread对象时没有指定一个reference指向这个对象,实际上也会在某个地方有个指向该对象的reference,所以垃圾回收器无法回收它们。

3) 通过Thread的子类产生的线程对象是不同对象的线程

class TestSynchronized extends Thread{ public TestSynchronized(String name){ super(name); } public synchronized static void prt(){ for(int i=10; i<20; i++){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i); try{ Thread.sleep(100); } catch(InterruptedException e){ System.out.println("Interrupted"); } } } public synchronized void run(){ for(int i=0; i<3; i++){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i); try{ Thread.sleep(100); } catch(InterruptedException e){ System.out.println("Interrupted"); } } }}public class TestThread{ public static void main(String[] args){ TestSynchronized t1 = new TestSynchronized("t1"); TestSynchronized t2 = new TestSynchronized("t2"); t1.start(); t1.start(); //(1) //t2.start(); (2) }}

运行结果为:

t1 : 0

t1 : 1

t1 : 2

t1 : 0

t1 : 1

t1 : 2

由于是同一个对象启动的不同线程,所以run()函数实现了synchronized。如果去掉(2)的注释,把代码(1)注释掉,结果将变为:

t1 : 0

t2 : 0

t1 : 1

t2 : 1

t1 : 2

t2 : 2

由于t1和t2是两个对象,所以它们所启动的线程可同时访问run()函数。

2.2 通过实现Runnable接口实现多线程

如果有一个类,它已继承了某个类,又想实现多线程,那就可以通过实现Runnable接口来实现。

1) Runnable接口只有一个run()函数。

2) 把一个实现了Runnable接口的对象作为参数产生一个Thread对象,再调用Thread对象的start()函数就可执行并行操作。如果在产生一个Thread对象时以一个Runnable接口的实现类的对象作为参数,那么在调用start()函数时,start()会调用Runnable接口的实现类中的run()函数。

例3.1:

public class TestThread implements Runnable{ private static int threadCount = 0; private int threadNum = ++threadCount; private int i = 5; public void run(){ while(true){ try{ Thread.sleep(100); } catch(InterruptedException e){ System.out.println("Interrupted"); } System.out.println("Thread " + threadNum + " = " + i); if(--i==0) return; } } public static void main(String[] args){ for(int i=0; i<5; i++) new Thread(new TestThread()).start(); //(1) }}

运行结果为:

Thread 1 = 5

Thread 2 = 5

Thread 3 = 5

Thread 4 = 5

Thread 5 = 5

Thread 1 = 4

Thread 2 = 4

Thread 3 = 4

Thread 4 = 4

Thread 4 = 3

Thread 5 = 4

Thread 1 = 3

Thread 2 = 3

Thread 3 = 3

Thread 4 = 2

Thread 5 = 3

Thread 1 = 2

Thread 2 = 2

Thread 3 = 2

Thread 4 = 1

Thread 5 = 2

Thread 1 = 1

Thread 2 = 1

Thread 3 = 1

Thread 5 = 1

例3是对例2的修改,它通过实现Runnable接口来实现并行处理。代码(1)处可见,要调用TestThread中的并行操作部分,要把一个TestThread对象作为参数来产生Thread对象,再调用Thread对象的start()函数。

3) 同一个实现了Runnable接口的对象作为参数产生的所有Thread对象是同一对象下的线程。

例3.2:

package mypackage1;public class TestThread implements Runnable{ public synchronized void run(){ for(int i=0; i<5; i++){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i); try{ Thread.sleep(100); } catch(InterruptedException e){ System.out.println("Interrupted"); } } } public static void main(String[] args){ TestThread testThread = new TestThread(); for(int i=0; i<5; i++) //new Thread(testThread, "t" + i).start(); (1) new Thread(new TestThread(), "t" + i).start(); (2) }}

运行结果为:

t0 : 0

t1 : 0

t2 : 0

t3 : 0

t4 : 0

t0 : 1

t1 : 1

t2 : 1

t3 : 1

t4 : 1

t0 : 2

t1 : 2

t2 : 2

t3 : 2

t4 : 2

t0 : 3

t1 : 3

t2 : 3

t3 : 3

t4 : 3

t0 : 4

t1 : 4

t2 : 4

t3 : 4

t4 : 4

由于代码(2)每次都是用一个新的TestThread对象来产生Thread对象的,所以产生出来的Thread对象是不同对象的线程,所以所有Thread对象都可同时访问run()函数。如果注释掉代码(2),并去掉代码(1)的注释,结果为:

t0 : 0

t0 : 1

t0 : 2

t0 : 3

t0 : 4

t1 : 0

t1 : 1

t1 : 2

t1 : 3

t1 : 4

t2 : 0

t2 : 1

t2 : 2

t2 : 3

t2 : 4

t3 : 0

t3 : 1

t3 : 2

t3 : 3

t3 : 4

t4 : 0

t4 : 1

t4 : 2

t4 : 3

t4 : 4

由于代码(1)中每次都是用同一个TestThread对象来产生Thread对象的,所以产生出来的Thread对象是同一个对象的线程,所以实现run()函数的同步。

二. 共享资源的同步

1. 同步的必要性

例4:

class Seq{ private static int number = 0; private static Seq seq = new Seq(); private Seq() {} public static Seq getInstance(){ return seq; } public int get(){ number++;  //(a) return number; //(b) }}public class TestThread{ public static void main(String[] args){ Seq.getInstance().get(); //(1) Seq.getInstance().get(); //(2) }}

上面是一个取得序列号的单例模式的例子,但调用get()时,可能会产生两个相同的序列号:

当代码(1)和(2)都试图调用get()取得一个唯一的序列。当代码(1)执行完代码(a),正要执行代码(b)时,它被中断了并开始执行代码(2)。一旦当代码(2)执行完(a)而代码(1)还未执行代码(b),那么代码(1)和代码(2)就将得到相同的值。

2. 通过synchronized实现

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