Java多线程（全）学习笔记（中）

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四．多线程的同步

以一个取钱列子来分析：（用户登录那些省略）

Accout类：

/**银行取钱，账户类*/public class Accout {//账户编号private String accoutNo;//账户余额private double balance;//账户名称private String accoutName;public Accout(){super();}public Accout(String accoutNo,String accoutName, double balance) {super();this.accoutNo = accoutNo;this.balance = balance;this.accoutName=accoutName;}public String getAccoutNo() {return accoutNo;}public void setAccoutNo(String accoutNo) {this.accoutNo = accoutNo;}public double getBalance() {return balance;}public void setBalance(double balance) {this.balance = balance;}public String getAccoutName() {return accoutName;}public void setAccoutName(String accoutName) {this.accoutName = accoutName;}//根据accoutNohe来计算Accout的hashcode和判断equals@Overridepublic int hashCode() {return accoutNo.hashCode();}@Overridepublic boolean equals(Object obj) {if(obj!=null&&obj.getClass()==Accout.class){Accout target=(Accout)obj;return target.getAccoutNo().equals(accoutNo);}return false;}}

DrawThread类:

/**取钱的线程类*/public class DrawThread implements Runnable{//模拟用户账户private Accout accout;//当前取钱线程所希望取得值private double drawAmount;public DrawThread(Accout accout, double drawAmount) {super();this.accout = accout;this.drawAmount = drawAmount;}//如果多个线程修改同一个共享数据时，会发生数据安全问题public void run() {//账户余额大于取款金额时if(accout.getBalance()>=drawAmount){//取款成功System.out.println(Thread.currentThread().getName()+accout.getAccoutName()+"取款成功：吐出钞票："+drawAmount);//修改余额accout.setBalance(accout.getBalance()-drawAmount);System.out.println("当前余额为："+accout.getBalance());}//账户金额不够时else{System.out.println("账户金额不够，您的余额只有"+accout.getBalance());}}}

TestDraw测试类：

public class TestDraw {public static void main(String[]args) throws InterruptedException{//创建一个用户Accout acct=new Accout("123456", "小明", 1000);//模拟四个线程同时操作DrawThread dt=new DrawThread(acct,600);//DrawThread dt1=new DrawThread(acct,800);Thread th1=new Thread(dt,"线程1");Thread th2=new Thread(dt,"线程2");Thread th3=new Thread(dt,"线程3");Thread th4=new Thread(dt,"线程4");th4.join();th1.start();th2.start();th3.start();th4.start();}}

1.同步代码块

Java多线程支持引入了同步监视器来解决多线程安全，同步监视器的常用方法就是同步代码块：

Synchronized(obj){//...同步代码块}

括号中的obj就是同步监视器:上面的语句表示：线程开始执行同步代码块之前，必须先获得对同步监视器的锁定。这就意味着任何时刻只能有一条线程可以获得对同步监视器的锁定，当同步代码块执行结束后，该线程自然释放了对该同步监视器的锁定。

虽然java中对同步监视器使用的对象没有任何要求，但根据同步监视器的目的：阻止两条线程对同一个共享资源进行并发访问。所以一般将可能被并发访问的共享资源充当同步监视器。

修改后如下：

public void run() {synchronized (accout) {//账户余额大于取款金额时if(accout.getBalance()>=drawAmount){//取款成功System.out.println(Thread.currentThread().getName()+accout.getAccoutName()+"取款成功：吐出钞票："+drawAmount);//修改余额accout.setBalance(accout.getBalance()-drawAmount);System.out.println("当前余额为："+accout.getBalance());}//账户金额不够时else{System.out.println("账户金额不够，您的余额只有"+accout.getBalance());}}}

2.同步方法

（synchronized可以修饰方法，代码块。不能修饰属性和构造方法）

除了同步代码块外还可以使用synchronized关键字来修饰方法，那么这个修饰过的方法称为同步方法。对于同步方法来说，无需显式指定同步监视器，同步方法的同步监视器是this，也就是该对象本身，也就是上面TestDraw中定义的Accout类型的acct。

public void run() {draw();}public synchronized void draw(){if(accout.getBalance()>=drawAmount){//取款成功System.out.println(Thread.currentThread().getName()+accout.getAccoutName()+"取款成功：吐出钞票："+drawAmount);//修改余额accout.setBalance(accout.getBalance()-drawAmount);System.out.println("当前余额为："+accout.getBalance());}//账户金额不够时else{System.out.println("账户金额不够，您的余额只有"+accout.getBalance());}}

这里最好是将draw（）方法写到Accout中，而不是像之前将取钱内容保存在run方法中，这种做法才更符合面向对象规则中的DDD（Domain Driven Design领域驱动设计）

对于可变类的同步会降低程序运行效率。不要对线程安全类德所有方法进行同步，只对那些会改变共享资源的方法同步。

单线程环境（可以使用线程不安全版本保证性能） 多线程环境（线程安全版本）

2.1同步监视器的锁定什么时候释放

  A.当前线程的同步方法，同步块执行结束。当前线程释放同步监视器

  B.在同步方法，块中遇到break，return终止了该代码块，方法.释放

  C.在代码块，方法中出现Error，Exception

   D.执行同步时，程序执行了同步监视器对象的wait（）方法，则当前线程暂停，释放

2.2同步监视器的锁定在以下情况不会被释放

A.执行同步时，程序调用Thread.sleep（），Thread.yield（）方法来暂停当前线程的执行，不会释放

B.执行同步时，其他线程调用了该线程的suspend方法将该线程挂起，不会释放（但是尽量避免使用suspend和resume来控制线程,容易导致死锁）

3.同步锁(Lock)

  在jdk1.5后，java除了上面两种同步代码块和同步方法之外，还提供了一种线程同步机制：它通过显示定义同步锁对象来实现同步，在这种机制下，同步锁应该使用Lock对象充当。

Lock是控制多个线程对共享资源进行访问的工具，每次只能有一个线程对Lock对象枷锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。（特例：ReadWriteLock锁可能允许对共享资源并发访问）。在实现线程安全控制中，通常喜欢使用可重用锁（ReentrantLock），使用该Lock对象可以显示的加锁，释放锁。

CODE：

 //声明锁对象private final ReentrantLock relock=new ReentrantLock();public void run(){   draw();}public void draw() {       //加锁relock.lock();try{//账户余额大于取款金额时if(accout.getBalance()>=drawAmount){//取款成功System.out.println(Thread.currentThread().getName()+accout.getAccoutName()+"取款成功：吐出钞票："+drawAmount);//修改余额accout.setBalance(accout.getBalance()-drawAmount);System.out.println("当前余额为："+accout.getBalance());}//账户金额不够时else{System.out.println("账户金额不够，您的余额只有"+accout.getBalance());}}//释放锁finally{relock.unlock();}}

总结：

       同步方法和同步代码块使用与共享资源相关的，隐式的同步监视器，并且强制要求加锁和释放锁要出现在一个块结构中，而且当获取了多个锁时，它们必须以相反的顺序释放，且必须在与所有锁被获取时相同的范围内释放所有锁。

虽然同步方法，代码块的范围机制使多线程安全编程非常方便，还可以避免很多涉及锁的常见编程错误，但有时也需要以更灵活的方式使用锁。Lock提供了同步方法，代码块中没有的其他功能（用于非块结构的tryLock方法，获取可中断锁lockInterruptibly方法，获取超时失效锁的tryLock（long，TimeUnit）方法）。

ReentrantLock锁具有重入性，即线程可以对它已经加锁的ReentrantLock锁再次加锁，ReentrantLock对象会维持一个计数器来追踪lock方法的嵌套调用，线程每次调用lock()加锁后，必须显示的调用unlock（）释放锁，所以一段被锁保护的代码可以调用另一个被相同锁保护的方法。

4.死锁

当两个线程相互等待对方释放同步监视器的时候就会发生死锁，一旦出现死锁，整个程序既不会发生任何异常，也不会有任何提示，只是所有线程处于阻塞状态，无法继续。

五．线程通信

线程在系统内运行时，线程的调度具有一定的透明性，程序通常无法准确控制线程的轮换执行，可以通过以下方法来保证线程协调运行.

1.线程协调运行

如果对于一些方法是用同步方法或者同步代码块，那么可以调用Object类提供的wait（），notify（），notifyAll（）。这三个不属于Thread，属于Object类，但必须由同步监视器来调用（同步方法的监视器是this:则需this.wait()....,同步代码块的监视器是括号中的obj.wait（））；

2.使用条件变量来控制协调

如果程序没有使用sychronized来保证同步，可以使用Lock来保证同步，则系统中就不存在隐式的同步监视器对象，也就不能使用wait，notify，notifyAll来协调了。

private final Lock lock=new ReentrantLock();private final Condition cond=lock.newCondition();

通过上面两行代码，条件Condition实际是绑定在一个Lock对象上的。

相对应的Condition类也有三个方法：

 await(),signal(),signalAll()

Account账号类：

代码：

/** 账户类，用面向对象的DDD设计模式来设计 *//* * DDD领域驱动模式，即将每个类都认为是一个完备的领域对象， 例如Account代表账户类，那么就应该提供用户账户的相关方法（存，取，转），而不是将 * setXXX方法暴露出来任人操作。 只要设计到DDD就需要重写equals和hashcode来判断对象的一致性 */public class Account {// 账户编码private String accountNo;// 账户余额private double balance;// 标示账户是否已有存款(此项目为了测试存入款就需要马上取出)private boolean flag = false;//private final Lock lock=new ReentrantLock();//private final Condition cond=lock.newCondition();public Account() {super();}public Account(String accountNo, double balance) {super();this.accountNo = accountNo;this.balance = balance;}// 取款(利用同步方法)public synchronized void draw(double drawAmount) {// 如果flag为假,没人存款进去，取钱方法（利用wait）阻塞（wait阻塞时，当前线程会释放同步监视器）try {if (!flag) {this.wait();//条件 cond.await();}//否则执行取钱else{  // System.out.println("账户余额："+balance);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---->取钱："+drawAmount);balance-=drawAmount;System.out.println("账户余额: "+balance);   //设置flag（限定一个操作只能取一次钱）flag=false;//唤醒其他wait（）线程this.notifyAll();//cond.signalAll();}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//存款public synchronized void deposit(double depositAmount){//如果flag为真，证明有人存钱了，存钱阻塞try {if (flag) {this.wait(); //cond.await();}//否则执行存款else{  // System.out.println("账户余额："+balance);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---->存钱："+depositAmount);balance+=depositAmount;System.out.println("账户余额: "+balance);   //设置flag（限定一个操作只能取一次钱）flag=true;//唤醒其他wait（）线程this.notifyAll(); //cond.signalAll();}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}// DDD设计模式重写equals和hashcode(判断用户是否一致，只需要判断他们的账号编码就可以了，不需要再判断整个对象，提高性能)@Overridepublic int hashCode() {return accountNo.hashCode();}@Overridepublic boolean equals(Object obj) {if (obj != null && obj.getClass() == Account.class) {Account account = (Account) obj;return account.getAccountNo().equals(accountNo);}return false;}public String getAccountNo() {return accountNo;}public void setAccountNo(String accountNo) {this.accountNo = accountNo;}

取钱线程：

public class DrawThread implements Runnable {/* * 模拟用户 */private Account account;//用户取钱数private double drawAmount;public DrawThread(Account account, double drawAmount) {super();this.account = account;this.drawAmount = drawAmount;}@Overridepublic void run() {//重复10次取钱操作for(int i=0;i<10;i++){account.draw(drawAmount);}}}

存钱线程：

public class DepositThread  implements Runnable{/* * 模拟用户 */private Account account;//用户存钱数private double depositAmount;public DepositThread(Account account, double depositAmount) {super();this.account = account;this.depositAmount = depositAmount;}@Overridepublic void run() {//重复10次存钱操作for(int i=0;i<10;i++){account.deposit(depositAmount);}}}

测试类：

public class Test {public static void main(String []args){//创建一个用户没余额，等待先存款后取钱Account acct=new Account("123张",0);//取款800new Thread(new DrawThread(acct,800),"取款者").start();//存款2个人new Thread(new DepositThread(acct,800),"存款者甲").start();new Thread(new DepositThread(acct,800),"存款者乙").start();new Thread(new DepositThread(acct,800),"存款者丙").start();}}结果：存款者甲---->存钱：800.0账户余额: 800.0取款者---->取钱：800.0账户余额: 0.0存款者丙---->存钱：800.0账户余额: 800.0取款者---->取钱：800.0账户余额: 0.0存款者甲---->存钱：800.0账户余额: 800.0取款者---->取钱：800.0账户余额: 0.0存款者丙---->存钱：800.0账户余额: 800.0取款者---->取钱：800.0账户余额: 0.0存款者甲---->存钱：800.0账户余额: 800.0取款者---->取钱：800.0账户余额: 0.0存款者丙---->存钱：800.0账户余额: 800.0

但根据上面情况来看，显示用户被阻塞无法继续向下执行，这是因为存钱有三个线程 共有3*10=30次操作，而取钱只有10次，所以阻塞。

阻塞和死锁是不一致的，这里阻塞只是在等待取钱。。。

3.使用管道流（通信）

上面的1,2两种线程操作，与其称为线程间的通信，不如称为线程之间协调运行的控制策略还要恰当些。如果需要在两条线程之间惊醒更多的信息交互，则可以考虑使用管道流进行通信。

管道流有3中形式：

           1.字节流：PipedInputStream,PipedOutputStream

           2.字符流：PipedReader,PipedWriter

           3.新IO的管理Channel：Pipe.SinkChannel,Pipe.SourceChannel

使用管道的步骤：

           1.new创建管道输入输出流

           2.使用管道输入或输出流的connect方法连接这两个输入输出流

           3.将两个管道流分别传入两个线程

           4.两个线程分别依赖各自的流来进行通信

但是因为两个线程属于同一个进程，它们可以非常方便的共享数据，利用共享这个方式才应该是线程之间进行信息交流的最好方式，而不是使用管道流。如果是操作诸如聊天室那样的话，用管道通信效果会好些，共享资源的话，性能太低，出错概率高。

CODE：

/**读取管道中的信息线程*/public class ReaderThread implements Runnable {private PipedReader pr;private BufferedReader br;public ReaderThread() {super();}public ReaderThread(PipedReader pr) {super();this.pr = pr;//包装管道流this.br=new BufferedReader(pr);}public void run(){String buffer=null;System.out.println(Thread.currentThread().getName());try{//开始逐行读取管道流数据（假定管道流数据时字符流）System.out.println("------打印管道中的数据-------");while((buffer=br.readLine())!=null){System.out.println(buffer);}}catch(IOException e){e.printStackTrace();}finally{try {if(br!=null)br.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}

/**像管道流中写入数据*/public class WriterThread implements Runnable {//定义一个数组来充当向管道中输入数据String []str=new String[]{"1.www.csdn.net论坛","2.www.google.com谷歌","3.www.hibernate.orgHibernate","4.www.xiami.com虾米"};private PipedWriter pw;public WriterThread() {}public WriterThread(PipedWriter pw) {this.pw = pw;}public void run(){System.out.println(Thread.currentThread().getName());try{//向管道流中写入数据，以供读取for(int i=0;i<100;i++){pw.write(str[i%4]+"\n");}}catch(IOException e){e.printStackTrace();}finally{try {if(pw!=null){pw.close();} }catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}}

public class TestPiped {public static void main(String[] args) {PipedReader pr = null;PipedWriter pw = null;try {pw = new PipedWriter();pr = new PipedReader();// 链接管道pr.connect(pw);new Thread(new ReaderThread(pr),"读取管道线程").start();new Thread(new WriterThread(pw),"写入管道线程").start();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}结果：读取管道线程------打印管道中的数据-------写入管道线程1.www.csdn.net论坛2.www.google.com谷歌3.www.hibernate.orgHibernate4.www.xiami.com虾米1.www.csdn.net论坛2.www.google.com谷歌3.www.hibernate.orgHibernate4.www.xiami.com虾米1.www.csdn.net论坛.....（一共100条）

六.线程组（ThreadGroup）

1.线程组介绍：   

 线程组可以对一批线程进行分类管理，Java也允许程序直接对线程组进行控制。对线程组的控制相当于同时控制这批线程。用户创建的所有线程都属于指定线程组，如果没有显示指定线程属于哪个线程组，那么这个线程属于默认线程组。在默认情况下，子线程和创建它的父线程处于同一个线程组内:例如A创建B线程，B没有指定线程组，那么A和B属于同一个线程组。

     一旦某个线程加入到指定线程组，那么该线程就一直属于该线程组，直到该线程死亡，线程运行中途不能改变它所属的线程组（中途不能改变线程组，所以Thread类只有getThreadGroup（）方法来获得线程组，而没有set方法。）。

    

public final ThreadGroup getThreadGroup() {        return group;    }

Thread类中构造方法：

其中参数的个数根据情况而定，init中会根据参数个数而变，没这个参数的就直接null long类型就0.

 

  public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name,                  long stackSize) {        init(group, target, name, stackSize);    }

ThreadGroup类中的构造方法：

//不属于任何一个线程组，是一个必须的用来创建系统线程的组  /**     * Creates an empty Thread group that is not in any Thread group.     * This method is used to create the system Thread group.     */    private ThreadGroup() {     // called from C code        this.name = "system";        this.maxPriority = Thread.MAX_PRIORITY;        this.parent = null;    }------------------------------------------------------ private ThreadGroup(Void unused, ThreadGroup parent, String name) {        this.name = name;        this.maxPriority = parent.maxPriority;        this.daemon = parent.daemon;        this.vmAllowSuspension = parent.vmAllowSuspension;        this.parent = parent;        parent.add(this);    }//指定线程组名创建一个线程组  public ThreadGroup(String name) {        this(Thread.currentThread().getThreadGroup(), name);    }//指定的父线程和线程组名来创建一个线程组   public ThreadGroup(ThreadGroup parent, String name) {        this(checkParentAccess(parent), parent, name);    }

     看出上面两个public构造器都需要指定一个名字给线程组，所以线程组总是具有一个字符串名字，该名称可调用ThreadGroup的getName（）获得，但不允许改变线程组的名字。

    

源码setMaxPriority（int pri）

    

public final void setMaxPriority(int pri) {        int ngroupsSnapshot;        ThreadGroup[] groupsSnapshot;        synchronized (this) {            checkAccess();            if (pri < Thread.MIN_PRIORITY || pri > Thread.MAX_PRIORITY) {                return;            }          maxPriority = (parent != null) ? Math.min(pri, parent.maxPriority) : pri;            ngroupsSnapshot = ngroups;            if (groups != null) {                groupsSnapshot = Arrays.copyOf(groups, ngroupsSnapshot);            } else {                groupsSnapshot = null;            }        }        for (int i = 0 ; i < ngroupsSnapshot ; i++) {            groupsSnapshot[i].setMaxPriority(pri);        }}

例子：

/**测试线程组*/public class TestThread implements Runnable {//指定线程组@Overridepublic void run() {for(int i=0;i<10;i++){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程"+i+"属于"+Thread.currentThread().getThreadGroup().getName()+"线程组");}}}public class ThreadGroupTest {public static void main(String [] args){//获取主线程的线程组ThreadGroup mainGroup=Thread.currentThread().getThreadGroup();System.out.println("主线程的组的名字："+mainGroup.getName());System.out.println("主线程组是否属于后台线程组："+mainGroup.isDaemon());//新建一个线程组名字为“新线程组”，不设置父线程组ThreadGroup tg=new ThreadGroup("私人");tg.setDaemon(true);System.out.println(tg.getName()+"是否是后台线程组:"+tg.isDaemon());Thread th=new Thread(tg,new TestThread(),"线程1");System.out.println("1活动的线程有"+tg.activeCount());th.start();Thread th1=new Thread(tg,new TestThread(),"线程2");th1.start();System.out.println("2活动的线程有"+tg.activeCount());//Thread t1=new Thread();}}结果：主线程的组的名字：main主线程组是否属于后台线程组：false私人是否是后台线程组:true1活动的线程有02活动的线程有2线程1线程0属于私人线程组线程1线程1属于私人线程组线程2线程0属于私人线程组线程1线程2属于私人线程组线程2线程1属于私人线程组线程1线程3属于私人线程组线程2线程2属于私人线程组线程1线程4属于私人线程组线程2线程3属于私人线程组线程1线程5属于私人线程组线程2线程4属于私人线程组线程1线程6属于私人线程组线程2线程5属于私人线程组线程1线程7属于私人线程组线程2线程6属于私人线程组线程2线程7属于私人线程组线程2线程8属于私人线程组线程2线程9属于私人线程组线程1线程8属于私人线程组线程1线程9属于私人线程组

2.线程异常处理

不想在多线程中遇到无谓的Exception，从jdk1.5后，java加强了线程的异常处理，如果线程执行过程中抛出了一个未处理的异常，JVM在结束该线程之前就会自动查找是否有对应的Thread.UncaughtExceptionHandler对象，如果找到该处理对象，将会调用该对象的uncaughtException（Thread t，Throwable e）方法来处理该异常。

自定义线程异常需要继承Thread.UncaughtExceptionHandler

Thread源码：

 

 public interface UncaughtExceptionHandler {        /**         * Method invoked when the given thread terminates due to the         * given uncaught exception.         * <p>Any exception thrown by this method will be ignored by the         * Java Virtual Machine.         * @param t the thread         * @param e the exception         */        void uncaughtException(Thread t, Throwable e);    }

Thread类中提供两个方法来设置异常处理器：

1.static  setDefaultUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh)

为该线程类的所有线程实例设置默认的异常处理器

源码：

 

Public static void setDefaultUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh) {        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();        if (sm != null) {            sm.checkPermission(                new RuntimePermission("setDefaultUncaughtExceptionHandler")                    );        }         defaultUncaughtExceptionHandler = eh;     }

2.setUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh)

为指定线程实例设置异常处理器

源码：

public void setUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh) {        checkAccess();        uncaughtExceptionHandler = eh;}

其实ThreadGroup类继承了Thread.UncaughtExceptionHandler接口，所以每个线程所属的线程组将会作为默认的异常处理器。

所以可以认为当一个线程出现异常时，JVM首先会调用该线程的异常处理器（setUncaughtExceptionHandler）,如果找到就执行该异常。没找到就会调用该线程所属线程组的异常处理器。

ThreadGroup类中异常处理器

源码：

public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {        if (parent != null) {            parent.uncaughtException(t, e);        } else {            Thread.UncaughtExceptionHandler ueh =                Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler();            if (ueh != null) {                ueh.uncaughtException(t, e);            } else if (!(e instanceof ThreadDeath)) {                System.err.print("Exception in thread \""                                 + t.getName() + "\" ");                e.printStackTrace(System.err);            }        }    }

例子：

/** * 定义自己的异常类 */class MyEx implements Thread.UncaughtExceptionHandler{@Overridepublic void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {System.out.println(t+"线程出现了异常："+e);}}/**为主线程设置异常处理器,当程序开始运行时抛出未处理的异常，自定义的异常处理器会起作用*/class MyThread extends Thread{public void run(){int a=5/0;}}public class ExHandler {public static void main(String []args){Thread td=new MyThread();//为指定的td线程实例设置异常处理器    td.setUncaughtExceptionHandler(new MyEx());td.start();//设置主线程的异常类Thread.currentThread().setUncaughtExceptionHandler(new MyEx());byte [] b=new byte[2];System.out.println(b[2]);}}结果：Thread[main,5,main]线程出现了异常：java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 2Thread[Thread-0,5,main]线程出现了异常：java.lang.ArithmeticException: / by zero