java中的多线程
在java中要想实现多线程，有两种手段，一种是继续Thread类，另外一种是实现Runable接口。
对于直接继承Thread的类来说，代码大致框架是：
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class
类名
extends
Thread{
方法
1
;
方法
2
；
…
public
void
run(){
// other code…
}
属性
1
；
属性
2
；
…
}
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先看一个简单的例子：
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/**
* @author Rollen-Holt 继承Thread类,直接调用run方法
* */
class
hello
extends
Thread {
public
hello() {
}
public
hello(String name) {
this
.name = name;
}
public
void
run() {
for
(
int
i =
0
; i <
5
; i++) {
System.out.println(name +
"运行 "
+ i);
}
}
public
static
void
main(String[] args) {
hello h1=
new
hello(
"A"
);
hello h2=
new
hello(
"B"
);
h1.run();
h2.run();
}
private
String name;
}
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【运行结果】：
A运行 0
A运行 1
A运行 2
A运行 3
A运行 4
B运行 0
B运行 1
B运行 2
B运行 3
B运行 4
我们会发现这些都是顺序执行的，说明我们的调用方法不对，应该调用的是start（）方法。
当我们把上面的主函数修改为如下所示的时候：
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public
static
void
main(String[] args) {
hello h1=
new
hello(
"A"
);
hello h2=
new
hello(
"B"
);
h1.start();
h2.start();
}
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然后运行程序，输出的可能的结果如下：
A运行 0
B运行 0
B运行 1
B运行 2
B运行 3
B运行 4
A运行 1
A运行 2
A运行 3
A运行 4
因为需要用到CPU的资源，所以每次的运行结果基本是都不一样的，呵呵。
注意：虽然我们在这里调用的是start（）方法，但是实际上调用的还是run（）方法的主体。
那么：为什么我们不能直接调用run（）方法呢？
我的理解是：线程的运行需要本地操作系统的支持。
如果你查看start的源代码的时候，会发现：
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public
synchronized
void
start() {
/**
* This method is not invoked for the main method thread or "system"
* group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
* to this method in the future may have to also be added to the VM.
*
* A zero status value corresponds to state "NEW".
*/
if
(threadStatus !=
0
||
this
!= me)
throw
new
IllegalThreadStateException();
group.add(
this
);
start0();
if
(stopBeforeStart) {
stop0(throwableFromStop);
}
}
private
native
void
start0();
|
注意我用红色加粗的那一条语句，说明此处调用的是start0（）。并且这个这个方法用了native关键字，次关键字表示调用本地操作系统的函数。因为多线程的实现需要本地操作系统的支持。
但是start方法重复调用的话，会出现java.lang.IllegalThreadStateException异常。
通过实现Runnable接口：
大致框架是：
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class
类名
implements
Runnable{
方法
1
;
方法
2
；
…
public
void
run(){
// other code…
}
属性
1
；
属性
2
；
…
}
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来先看一个小例子吧：
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/**
* @author Rollen-Holt 实现Runnable接口
* */
class
hello
implements
Runnable {
public
hello() {
}
public
hello(String name) {
this
.name = name;
}
public
void
run() {
for
(
int
i =
0
; i <
5
; i++) {
System.out.println(name +
"运行 "
+ i);
}
}
public
static
void
main(String[] args) {
hello h1=
new
hello(
"线程A"
);
Thread demo=
new
Thread(h1);
hello h2=
new
hello(
"线程Ｂ"
);
Thread demo1=
new
Thread(h2);
demo.start();
demo1.start();
}
private
String name;
}
|
【可能的运行结果】：
线程A运行 0
线程Ｂ运行 0
线程Ｂ运行 1
线程Ｂ运行 2
线程Ｂ运行 3
线程Ｂ运行 4
线程A运行 1
线程A运行 2
线程A运行 3
线程A运行 4
关于选择继承Thread还是实现Runnable接口？
其实Thread也是实现Runnable接口的：
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class
Thread
implements
Runnable {
//…
public
void
run() {
if
(target !=
null
) {
target.run();
}
}
}
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其实Thread中的run方法调用的是Runnable接口的run方法。不知道大家发现没有，Thread和Runnable都实现了run方法，这种操作模式其实就是代理模式。关于代理模式，我曾经写过一个小例子呵呵，大家有兴趣的话可以看一下：http://www.cnblogs.com/rollenholt/archive/2011/08/18/2144847.html
Thread和Runnable的区别：
如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话，则很容易的实现资源共享。
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/**
* @author Rollen-Holt 继承Thread类，不能资源共享
* */
class
hello
extends
Thread {
public
void
run() {
for
(
int
i =
0
; i <
7
; i++) {
if
(count >
0
) {
System.out.println(
"count= "
+ count--);
}
}
}
public
static
void
main(String[] args) {
hello h1 =
new
hello();
hello h2 =
new
hello();
hello h3 =
new
hello();
h1.start();
h2.start();
h3.start();
}
private
int
count =
5
;
}
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【运行结果】：
count= 5
count= 4
count= 3
count= 2
count= 1
count= 5
count= 4
count= 3
count= 2
count= 1
count= 5
count= 4
count= 3
count= 2
count= 1
大家可以想象，如果这个是一个买票系统的话，如果count表示的是车票的数量的话，说明并没有实现资源的共享。
我们换为Runnable接口
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class
MyThread
implements
Runnable{
private
int
ticket =
5
;
//5张票
public
void
run() {
for
(
int
i=
0
; i<=
20
; i++) {
if
(
this
.ticket >
0
) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+
"正在卖票"
+
this
.ticket--);
}
}
}
}
public
class
lzwCode {
public
static
void
main(String [] args) {
MyThread my =
new
MyThread();
new
Thread(my,
"1号窗口"
).start();
new
Thread(my,
"2号窗口"
).start();
new
Thread(my,
"3号窗口"
).start();
}
}
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【运行结果】：
count= 5
count= 4
count= 3
count= 2
count= 1
总结一下吧：
实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：
1）：适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源
2）：可以避免java中的单继承的限制
3）：增加程序的健壮性，代码可以被多个线程共享，代码和数据独立。
所以，本人建议大家劲量实现接口。
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/**
* @author Rollen-Holt
* 取得线程的名称
* */
class
hello
implements
Runnable {
public
void
run() {
for
(
int
i =
0
; i <
3
; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
public
static
void
main(String[] args) {
hello he =
new
hello();
new
Thread(he,
"A"
).start();
new
Thread(he,
"B"
).start();
new
Thread(he).start();
}
}
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【运行结果】：
A
A
A
B
B
B
Thread-0
Thread-0
Thread-0
说明如果我们没有指定名字的话，系统自动提供名字。
提醒一下大家：main方法其实也是一个线程。在java中所以的线程都是同时启动的，至于什么时候，哪个先执行，完全看谁先得到CPU的资源。
在java中，每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程，一个是垃圾收集线程。因为每当使用java命令执行一个类的时候，实际上都会启动一个ＪＶＭ，每一个ｊＶＭ实习在就是在操作系统中启动了一个进程。
判断线程是否启动
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/**
* @author Rollen-Holt 判断线程是否启动
* */
class
hello
implements
Runnable {
public
void
run() {
for
(
int
i =
0
; i <
3
; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
public
static
void
main(String[] args) {
hello he =
new
hello();
Thread demo =
new
Thread(he);
System.out.println(
"线程启动之前---》"
+ demo.isAlive());
demo.start();
System.out.println(
"线程启动之后---》"
+ demo.isAlive());
}
}
|
【运行结果】
线程启动之前---》false
线程启动之后---》true
Thread-0
Thread-0
Thread-0
主线程也有可能在子线程结束之前结束。并且子线程不受影响，不会因为主线程的结束而结束。
线程的强制执行：
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/**
* @author Rollen-Holt 线程的强制执行
* */
class
hello
implements
Runnable {
public
void
run() {
for
(
int
i =
0
; i <
3
; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
public
static
void
main(String[] args) {
hello he =
new
hello();
Thread demo =
new
Thread(he,
"线程"
);
demo.start();
for
(
int
i=
0
;i<
50
;++i){
if
(i>
10
){
try
{
demo.join();
//强制执行demo
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(
"main 线程执行-->"
+i);
}
}
}
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【运行的结果】：
main 线程执行-->0
main 线程执行-->1
main 线程执行-->2
main 线程执行-->3
main 线程执行-->4
main 线程执行-->5
main 线程执行-->6
main 线程执行-->7
main 线程执行-->8
main 线程执行-->9
main 线程执行-->10
线程
线程
线程
main 线程执行-->11
main 线程执行-->12
main 线程执行-->13
．．．
线程的休眠：
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/**
* @author Rollen-Holt 线程的休眠
* */
class
hello
implements
Runnable {
public
void
run() {
for
(
int
i =
0
; i <
3
; i++) {
try
{
Thread.sleep(
2000
);
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
}
}
public
static
void
main(String[] args) {
hello he =
new
hello();
Thread demo =
new
Thread(he,
"线程"
);
demo.start();
}
}
|
【运行结果】：（结果每隔2s输出一个）
线程0
线程1
线程2
线程的中断：
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/**
* @author Rollen-Holt 线程的中断
* */
class
hello
implements
Runnable {
public
void
run() {
System.out.println(
"执行run方法"
);
try
{
Thread.sleep(
10000
);
System.out.println(
"线程完成休眠"
);
}
catch
(Exception e) {
System.out.println(
"休眠被打断"
);
return
;
//返回到程序的调用处
}
System.out.println(
"线程正常终止"
);
}
public
static
void
main(String[] args) {
hello he =
new
hello();
Thread demo =
new
Thread(he,
"线程"
);
demo.start();
try
{
Thread.sleep(
2000
);
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
demo.interrupt();
//2s后中断线程
}
}
|
【运行结果】：
执行run方法
休眠被打断
在java程序中，只要前台有一个线程在运行，整个java程序进程不会小时，所以此时可以设置一个后台线程，这样即使java进程小时了，此后台线程依然能够继续运行。
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/**
* @author Rollen-Holt 后台线程
* */
class
hello
implements
Runnable {
public
void
run() {
while
(
true
) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
"在运行"
);
}
}
public
static
void
main(String[] args) {
hello he =
new
hello();
Thread demo =
new
Thread(he,
"线程"
);
demo.setDaemon(
true
);
demo.start();
}
}
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虽然有一个死循环，但是程序还是可以执行完的。因为在死循环中的线程操作已经设置为后台运行了。
线程的优先级：
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/**
* @author Rollen-Holt 线程的优先级
* */
class
hello
implements
Runnable {
public
void
run() {
for
(
int
i=
0
;i<
5
;++i){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+
"运行"
+i);
}
}
public
static
void
main(String[] args) {
Thread h1=
new
Thread(
new
hello(),
"A"
);
Thread h2=
new
Thread(
new
hello(),
"B"
);
Thread h3=
new
Thread(
new
hello(),
"C"
);
h1.setPriority(
8
);
h2.setPriority(
2
);
h3.setPriority(
6
);
h1.start();
h2.start();
h3.start();
}
}
|
【运行结果】：
A运行0
A运行1
A运行2
A运行3
A运行4
B运行0
C运行0
C运行1
C运行2
C运行3
C运行4
B运行1
B运行2
B运行3
B运行4
。但是请读者不要误以为优先级越高就先执行。谁先执行还是取决于谁先去的CPU的资源、
另外，主线程的优先级是5.
线程的礼让。
在线程操作中，也可以使用yield（）方法，将一个线程的操作暂时交给其他线程执行。
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/**
* @author Rollen-Holt 线程的优先级
* */
class
hello
implements
Runnable {
public
void
run() {
for
(
int
i=
0
;i<
5
;++i){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+
"运行"
+i);
if
(i==
3
){
System.out.println(
"线程的礼让"
);
Thread.currentThread().yield();
}
}
}
public
static
void
main(String[] args) {
Thread h1=
new
Thread(
new
hello(),
"A"
);
Thread h2=
new
Thread(
new
hello(),
"B"
);
h1.start();
h2.start();
}
}
|
A运行0
A运行1
A运行2
A运行3
线程的礼让
A运行4
B运行0
B运行1
B运行2
B运行3
线程的礼让
B运行4
同步和死锁：
【问题引出】:比如说对于买票系统，有下面的代码：
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/**
* @author Rollen-Holt
* */
class
hello
implements
Runnable {
public
void
run() {
for
(
int
i=
0
;i<
10
;++i){
if
(count>
0
){
try
{
Thread.sleep(
1000
);
}
catch
(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(count--);
}
}
}
public
static
void
main(String[] args) {
hello he=
new
hello();
Thread h1=
new
Thread(he);
Thread h2=
new
Thread(he);
Thread h3=
new
Thread(he);
h1.start();
h2.start();
h3.start();
}
private
int
count=
5
;
}
|
【运行结果】：
5
4
3
2
1
0
-1
这里出现了-1，显然这个是错的。，应该票数不能为负值。
如果想解决这种问题，就需要使用同步。所谓同步就是在统一时间段中只有有一个线程运行，
其他的线程必须等到这个线程结束之后才能继续执行。
【使用线程同步解决问题】
采用同步的话，可以使用同步代码块和同步方法两种来完成。
【同步代码块】：
语法格式：
synchronized（同步对象）{
//需要同步的代码
}
但是一般都把当前对象this作为同步对象。
比如对于上面的买票的问题，如下：
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/**
* @author Rollen-Holt
* */
class
hello
implements
Runnable {
public
void
run() {
for
(
int
i=
0
;i<
10
;++i){
synchronized
(
this
) {
if
(count>
0
){
try
{
Thread.sleep(
1000
);
}
catch
(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(count--);
}
}
}
}
public
static
void
main(String[] args) {
hello he=
new
hello();
Thread h1=
new
Thread(he);
Thread h2=
new
Thread(he);
Thread h3=
new
Thread(he);
h1.start();
h2.start();
h3.start();
}
private
int
count=
5
;
}
|
【运行结果】：（每一秒输出一个结果）
5
4
3
2
1
【同步方法】
也可以采用同步方法。
语法格式为synchronized 方法返回类型方法名（参数列表）{
// 其他代码
}
现在，我们采用同步方法解决上面的问题。
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/**
* @author Rollen-Holt
* */
class
hello
implements
Runnable {
public
void
run() {
for
(
int
i =
0
; i <
10
; ++i) {
sale();
}
}
public
synchronized
void
sale() {
if
(count >
0
) {
try
{
Thread.sleep(
1000
);
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(count--);
}
}
public
static
void
main(String[] args) {
hello he =
new
hello();
Thread h1 =
new
Thread(he);
Thread h2 =
new
Thread(he);
Thread h3 =
new
Thread(he);
h1.start();
h2.start();
h3.start();
}
private
int
count =
5
;
}
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【运行结果】（每秒输出一个）
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3
2
1
提醒一下，当多个线程共享一个资源的时候需要进行同步，但是过多的同步可能导致死锁。
此处列举经典的生产者和消费者问题。
【生产者和消费者问题】
先看一段有问题的代码。
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class
Info {
public
String getName() {
return
name;
}
public
void
setName(String name) {
this
.name = name;
}
public
int
getAge() {
return
age;
}
public
void
setAge(
int
age) {
this
.age = age;
}
private
String name =
"Rollen"
;
private
int
age =
20
;
}
/**
* 生产者
* */
class
Producer
implements
Runnable{
private
Info info=
null
;
Producer(Info info){
this
.info=info;
}
public
void
run(){
boolean
flag=
false
;
for
(
int
i=
0
;i<
25
;++i){
if
(flag){
this
.info.setName(
"Rollen"
);
try
{
Thread.sleep(
100
);
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
this
.info.setAge(
20
);
flag=
false
;
}
else
{
this
.info.setName(
"chunGe"
);
try
{
Thread.sleep(
100
);
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
this
.info.setAge(
100
);
flag=
true
;
}
}
}
}
/**
* 消费者类
* */
class
Consumer
implements
Runnable{
private
Info info=
null
;
public
Consumer(Info info){
this
.info=info;
}
public
void
run(){
for
(
int
i=
0
;i<
25
;++i){
try
{
Thread.sleep(
100
);
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(
this
.info.getName()+
"<---->"
+
this
.info.getAge());
}
}
}
/**
* 测试类
* */
class
hello{
public
static
void
main(String[] args) {
Info info=
new
Info();
Producer pro=
new
Producer(info);
Consumer con=
new
Consumer(info);
new
Thread(pro).start();
new
Thread(con).start();
}
}
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【运行结果】：
Rollen<---->100
chunGe<---->20
chunGe<---->100
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
Rollen<---->100
Rollen<---->100
chunGe<---->20
chunGe<---->20
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
Rollen<---->100
chunGe<---->20
大家可以从结果中看到，名字和年龄并没有对于。
那么如何解决呢？
1）加入同步
2）加入等待和唤醒
先来看看加入同步会是如何。
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class
Info {
public
String getName() {
return
name;
}
public
void
setName(String name) {
this
.name = name;
}
public
int
getAge() {
return
age;
}
public
void
setAge(
int
age) {
this
.age = age;
}
public
synchronized
void
set(String name,
int
age){
this
.name=name;
try
{
Thread.sleep(
100
);
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
this
.age=age;
}
public
synchronized
void
get(){
try
{
Thread.sleep(
100
);
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(
this
.getName()+
"<===>"
+
this
.getAge());
}
private
String name =
"Rollen"
;
private
int
age =
20
;
}
/**
* 生产者
* */
class
Producer
implements
Runnable {
private
Info info =
null
;
Producer(Info info) {
this
.info = info;
}
public
void
run() {
boolean
flag =
false
;
for
(
int
i =
0
; i <
25
; ++i) {
if
(flag) {
this
.info.set(
"Rollen"
,
20
);
flag =
false
;
}
else
{
this
.info.set(
"ChunGe"
,
100
);
flag =
true
;
}
}
}
}
/**
* 消费者类
* */
class
Consumer
implements
Runnable {
private
Info info =
null
;
public
Consumer(Info info) {
this
.info = info;
}
public
void
run() {
for
(
int
i =
0
; i <
25
; ++i) {
try
{
Thread.sleep(
100
);
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
this
.info.get();
}
}
}
/**
* 测试类
* */
class
hello {
public
static
void
main(String[] args) {
Info info =
new
Info();
Producer pro =
new
Producer(info);
Consumer con =
new
Consumer(info);
new
Thread(pro).start();
new
Thread(con).start();
}
}
|
【运行结果】：
Rollen<===>20
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
Rollen<===>20
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
ChunGe<===>100
从运行结果来看，错乱的问题解决了，现在是Rollen 对应20，ChunGe对于100
，但是还是出现了重复读取的问题，也肯定有重复覆盖的问题。如果想解决这个问题，就需要使用Object类帮忙了、
，我们可以使用其中的等待和唤醒操作。
要完成上面的功能，我们只需要修改Info类饥渴，在其中加上标志位，并且通过判断标志位完成等待和唤醒的操作，代码如下：
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class
Info {
public
String getName() {
return
name;
}
public
void
setName(String name) {
this
.name = name;
}
public
int
getAge() {
return
age;
}
public
void
setAge(
int
age) {
this
.age = age;
}
public
synchronized
void
set(String name,
int
age){
if
(!flag){
try
{
super
.wait();
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
this
.name=name;
try
{
Thread.sleep(
100
);
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
this
.age=age;
flag=
false
;
super
.notify();
}
public
synchronized
void
get(){
if
(flag){
try
{
super
.wait();
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
try
{
Thread.sleep(
100
);
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(
this
.getName()+
"<===>"
+
this
.getAge());
flag=
true
;
super
.notify();
}
private
String name =
"Rollen"
;
private
int
age =
20
;
private
boolean
flag=
false
;
}
/**
* 生产者
* */
class
Producer
implements
Runnable {
private
Info info =
null
;
Producer(Info info) {
this
.info = info;
}
public
void
run() {
boolean
flag =
false
;
for
(
int
i =
0
; i <
25
; ++i) {
if
(flag) {
this
.info.set(
"Rollen"
,
20
);
flag =
false
;
}
else
{
this
.info.set(
"ChunGe"
,
100
);
flag =
true
;
}
}
}
}
/**
* 消费者类
* */
class
Consumer
implements
Runnable {
private
Info info =
null
;
public
Consumer(Info info) {
this
.info = info;
}
public
void
run() {
for
(
int
i =
0
; i <
25
; ++i) {
try
{
Thread.sleep(
100
);
}
catch
(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
this
.info.get();
}
}
}
/**
* 测试类
* */
class
hello {
public
static
void
main(String[] args) {
Info info =
new
Info();
Producer pro =
new
Producer(info);
Consumer con =
new
Consumer(info);
new
Thread(pro).start();
new
Thread(con).start();
}
}
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【程序运行结果】：
Rollen<===>
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ChunGe<===>
100
Rollen<===>
20
ChunGe<===>
100
Rollen<===>
20
ChunGe<===>
100
Rollen<===>
20
ChunGe<===>
100
Rollen<===>
20
ChunGe<===>
100
Rollen<===>
20
ChunGe<===>
100
Rollen<===>
20
ChunGe<===>
100
Rollen<===>
20
ChunGe<===>
100
Rollen<===>
20
ChunGe<===>
100
Rollen<===>
20
ChunGe<===>
100
Rollen<===>
20
ChunGe<===>
100
Rollen<===>
20
ChunGe<===>
100
Rollen<===>
20
先在看结果就可以知道，之前的问题完全解决。
|
《完》
PS（写在后面）：
本人深知学的太差，所以希望大家能多多指点。另外，关于多线程其实有很多的知识，由于目前我也就知道的不太多，写了一些常用的。虽然在操作系统这门课上学了很多的线程和进程，比如银行家算法等等的，以后有时间在补充，大家有什么好资料可以留个言，大家一起分享一下，谢谢了。