public class TwoThread extends Thread {
public void run() {
for ( int i = 0; i < 10; i++ ) {
System.out.println("New thread");
}
}
public static void main(String[] args) {
TwoThread tt = new TwoThread();
tt.start();
for ( int i = 0; i < 10; i++ ) {
System.out.println("Main thread");
}
}
}
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public class MyThread implements Runnable {
int count=1, number;
public MyThread(int num) {
number = num;
System.out.println("创建线程 " + number);
}
public void run() {
while(true) {
System.out.println("线程 " + number + ":计数 " + count);
if(++count== 6) return;
}
}
public static void main(String args[]) {
for(int i = 0; i < 5; i++)
new Thread(new MyThread(i+1)).start();
}
}
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状态图1 状态图2 |
五:线程的同步
由于同一进程的多个线程共享同一片存储空间,在带来方便的同时,也带来了访问冲突这个严重的问题。Java语言提供了专门机制以解决这种冲突,有效避免了同一个数据对象被多个线程同时访问。
我们只需针对方法提出一套机制,这套机制就是 synchronized 关键字,它包括两种用法:synchronized 方法和 synchronized 块。
1. synchronized 方法:通过在方法声明中加入synchronized关键字来声明 synchronized 方法。synchronized 方法控制对类成员变量的访问:每个类实例对应一把锁,每个 synchronized 方法都必须获得调用该方法的类实例的锁方能执行,否则所属线程阻塞,方法一旦执行,就独占该锁,直到从该方法返回时才将锁释放,此后被阻塞的线程方能获得该锁,重新进入可执行状态。这种机制确保了同一时刻对于每一个类实例,其所有声明为 synchronized 的成员函数中至多只有一个处于可执行状态(因为至多只有一个能够获得该类实例对应的锁),从而有效避免了类成员变量的访问冲突(只要所有可能访问类成员变量的方法均被声明为 synchronized)。
在 Java 中,不光是类实例,每一个类也对应一把锁,这样我们也可将类的静态成员函数声明为 synchronized,以控制其对类的静态成员变量的访问。
synchronized 方法的缺陷:若将一个大的方法声明为synchronized 将会大大影响效率,典型地,若将线程类的方法run()声明为synchronized ,由于在线程的整个生命期内它一直在运行,因此将导致它对本类任何synchronized方法的调用都永远不会成功。
2. synchronized 块:通过 synchronized关键字来声明synchronized 块。语法如下:
synchronized(syncObject) { //允许访问控制的代码 } |
synchronized 块是这样一个代码块,其中的代码必须获得对象 syncObject 的锁方能执行,具体机制同前所述。由于可以针对任意代码块,且可任意指定上锁的对象,故灵活性较高。
六:线程的阻塞
为了解决对共享存储区的访问冲突,Java 引入了同步机制,现在让我们来考察多个线程对共享资源的访问,显然同步机制已经不够了,因为在任意时刻所要求的资源不一定已经准备好了被访问,反过来,同一时刻准备好了的资源也可能不止一个。为了解决这种情况下的访问控制问题,Java 引入了对阻塞机制的支持。
阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生(如某资源就绪)。Java 提供了大量方法来支持阻塞,下面让对它们逐一分析。
1. sleep()方法:sleep()允许指定以毫秒为单位的一段时间作为参数,它使得线程在指定的时间内进入阻塞状态,不能得到CPU 时间,指定的时间一过,线程重新进入可执行状态。
典型地,sleep() 被用在等待某个资源就绪的情形:测试发现条件不满足后,让线程阻塞一段时间后重新测试,直到条件满足为止。
2. suspend()和resume()方法:两个方法配套使用,suspend()使得线程进入阻塞状态,并且不会自动恢复,必须其对应的resume() 被调用,才能使得线程重新进入可执行状态。典型地,suspend() 和 resume() 被用在等待另一个线程产生的结果的情形:测试发现结果还没有产生后,让线程阻塞,另一个线程产生了结果后,调用resume()使其恢复。
3. yield() 方法:yield() 使得线程放弃当前分得的 CPU 时间,但是不使线程阻塞,即线程仍处于可执行状态,随时可能再次分得 CPU 时间。调用 yield() 的效果等价于调度程序认为该线程已执行了足够的时间从而转到另一个线程。
4. wait() 和 notify() 方法:两个方法配套使用,wait() 使得线程进入阻塞状态,它有两种形式,一种允许指定以毫秒为单位的一段时间作为参数,另一种没有参数,前者当对应的 notify() 被调用或者超出指定时间时线程重新进入可执行状态,后者则必须对应的 notify() 被调用。
2和4区别的核心在于,前面叙述的所有方法,阻塞时都不会释放占用的锁(如果占用了的话),而这一对方法则相反。上述的核心区别导致了一系列的细节上的区别。
首先,前面叙述的所有方法都隶属于Thread 类,但是这一对却直接隶属于 Object 类,也就是说,所有对象都拥有这一对方法。因为这一对方法阻塞时要释放占用的锁,而锁是任何对象都具有的,调用任意对象的 wait() 方法导致线程阻塞,并且该对象上的锁被释放。而调用任意对象的notify()方法则导致因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的线程中随机选择的一个解除阻塞(但要等到获得锁后才真正可执行)。
其次,前面叙述的所有方法都可在任何位置调用,但是这一对方法却必须在 synchronized 方法或块中调用,理由也很简单,只有在synchronized 方法或块中当前线程才占有锁,才有锁可以释放。同样的道理,调用这一对方法的对象上的锁必须为当前线程所拥有,这样才有锁可以释放。因此,这一对方法调用必须放置在这样的 synchronized 方法或块中,该方法或块的上锁对象就是调用这一对方法的对象。若不满足这一条件,则程序虽然仍能编译,但在运行时会出现 IllegalMonitorStateException 异常。
wait() 和 notify() 方法的上述特性决定了它们经常和synchronized 方法或块一起使用,将它们和操作系统的进程间通信机制作一个比较就会发现它们的相似性:synchronized方法或块提供了类似于操作系统原语的功能,它们的结合用于解决各种复杂的线程间通信问题。
关于 wait() 和 notify() 方法最后再说明两点:
第一:调用 notify() 方法导致解除阻塞的线程是从因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的线程中随机选取的,我们无法预料哪一个线程将会被选择,所以编程时要特别小心,避免因这种不确定性而产生问题。
第二:除了 notify(),还有一个方法 notifyAll() 也可起到类似作用,唯一的区别在于,调用 notifyAll() 方法将把因调用该对象的wait()方法而阻塞的所有线程一次性全部解除阻塞。当然,只有获得锁的那一个线程才能进入可执行状态。
谈到阻塞,就不能不谈一谈死锁,略一分析就能发现,suspend() 方法和不指定超时期限的 wait() 方法的调用都可能产生死锁。遗憾的是,Java 并不在语言级别上支持死锁的避免,我们在编程中必须小心地避免死锁。
以上我们对 Java 中实现线程阻塞的各种方法作了一番分析,我们重点分析了 wait() 和 notify() 方法,因为它们的功能最强大,使用也最灵活,但是这也导致了它们的效率较低,较容易出错。实际使用中我们应该灵活使用各种方法,以便更好地达到我们的目的。
还有一个方法比较有用,Thread的join()方法可用于让当前线程阻塞,以等待特定线程的消亡。
import java.lang.Runnable; import java.lang.Thread; public class DemoThread implements Runnable { public DemoThread() { TestThread testthread1 = new TestThread(this, "1"); TestThread testthread2 = new TestThread(this, "2"); testthread2.start(); testthread1.start(); } public static void main(String[] args) { DemoThread demoThread1 = new DemoThread(); } public void run() { TestThread t = (TestThread) Thread.currentThread(); try { if (!t.getName().equalsIgnoreCase("1")) { synchronized (this) { wait(); } } while (true) { System.out.println("@time in thread" + t.getName() + "=" + t.increaseTime()); if (t.getTime() % 2 == 0) { synchronized (this) { System.out.println("****************************************"); notify(); if (t.getTime() == 10) { break; } wait(); } } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } class TestThread extends Thread { private int time = 0; public TestThread(Runnable r, String name) { super(r, name); } public int getTime() { return time; } public int increaseTime() { return ++time; } } |
运行结果:
@time in thread1=1 @time in thread1=2 **************************************** @time in thread2=1 @time in thread2=2 **************************************** @time in thread1=3 @time in thread1=4 **************************************** @time in thread2=3 @time in thread2=4 **************************************** …… @time in thread1=9 @time in thread1=10 **************************************** @time in thread2=9 @time in thread2=10 ****************************************
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七:守护线程
守护线程是一类特殊的线程,它和普通线程的区别在于它并不是应用程序的核心部分,当一个应用程序的所有非守护线程终止运行时,即使仍然有守护线程在运行,应用程序也将终止,反之,只要有一个非守护线程在运行,应用程序就不会终止。守护线程一般被用于在后台为其它线程提供服务。调用方法isDaemon() 来判断一个线程是否是守护线程,也可以调用方法setDaemon()将一个线程设为守护线程。
public class WorkQueue {
private final int nThreads;
private final PoolWorker[] threads;
private final LinkedList queue;
public WorkQueue(int nThreads) {
this.nThreads = nThreads;
queue = new LinkedList();
threads = new PoolWorker[nThreads];
for (int i = 0; i < nThreads; i++) {
threads[i] = new PoolWorker();
threads[i].start();
}
}
public void execute(Runnable r) {
synchronized (queue) {
queue.addLast(r);
queue.notify();
}
}
private class PoolWorker extends Thread {
public void run() {
Runnable r;
while (true) {
synchronized (queue) {
while (queue.isEmpty()) {
try {
queue.wait();
} catch (InterruptedException ignored) {
}
}
r = (Runnable) queue.removeFirst();
}
// If we don't catch RuntimeException,
// the pool could leak threads
try {
r.run();
} catch (RuntimeException e) {
// You might want to log something here
}
}
}
}
public static void main(String args[]) {
WorkQueue wq = new WorkQueue(3);
wq.execute(new Runnable() {
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (Exception e) {}
System.out.println("this is a thread");
}
}
});
}
}
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