多线程开发

参考资料：

参考1：java开发实战经典

参考2：Java 线程池学习

1.多线程概述

要实现多线程可以通过继承Thread和实现Runnable接口。不过这两者之间存在一些区别。其中最重要的区别就是，如果一个类继承Thread类，则不适合于多个线程共享资源，而实现了Runnable接口，就可以方便地实现资源的共享。

范例1：继承Thread类不能资源共享

public class MyThread1 extends Thread{private int ticket = 5;@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubfor (int i = 0; i < 100; i++)if (ticket > 0) {System.out.println("买票：剩余ticket=" + ticket--);}}}

public class MyThreadDemo1 {public static void main(String args[]){MyThread1 mt1=new MyThread1();MyThread1 mt2=new MyThread1();MyThread1 mt3=new MyThread1();mt1.start();mt2.start();mt3.start();}}

程序运行结果：

卖票：剩余ticket=5卖票：剩余ticket=4卖票：剩余ticket=3卖票：剩余ticket=2卖票：剩余ticket=1卖票：剩余ticket=5卖票：剩余ticket=4卖票：剩余ticket=3卖票：剩余ticket=5卖票：剩余ticket=4卖票：剩余ticket=3卖票：剩余ticket=2卖票：剩余ticket=1卖票：剩余ticket=2卖票：剩余ticket=1

以上程序通过继承Thread类实现多线程，程序中启动了了三个线程，但是三个线程分别买了各自的5张票，并没有达到资源共享的目的。

范例2：实现Runable接口可以资源共享

public class MyRunableThread1 implements Runnable {private int ticket = 5;@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubfor (int i = 0; i < 100; i++)if (ticket > 0) {//try {//Thread.sleep(300);//} catch (InterruptedException e) {//e.printStackTrace();//}System.out.println("卖票：剩余ticket=" + ticket--);}}}

public class SyncDemo1 {public static void main(String args[]){MyRunableThread1 mrt=new MyRunableThread1();Thread t1=new Thread(mrt);Thread t2=new Thread(mrt);Thread t3=new Thread(mrt);t1.start();t2.start();t3.start();}}

程序运行结果：

卖票：剩余ticket=5卖票：剩余ticket=4卖票：剩余ticket=3卖票：剩余ticket=2卖票：剩余ticket=1

从程序的运行结果中可以清楚地发现，虽然启动了3个线程， 但是三个线程一共才卖出去5张票，即ticket属性是被所有线程所共享的。

可见，实现Runnable接口相对于继承Thrad类来说，有如下显著优势：

1. 适合多个相同程序代码的线程去处理同一资源的情况。
2. 可以避免由于java单继承特性带来的局限
3. 增强了程序的健壮性，代码能够被多个线程共享，代码与数据时独立的。

2.多线程的同步

多次运行范例2我们发现得到的结果可能都不相同。下面列举两个可能的输出结果

范例2可能的输出结果1

卖票：剩余ticket=5卖票：剩余ticket=4卖票：剩余ticket=2卖票：剩余ticket=3卖票：剩余ticket=1

范例2可能的输出结果2

卖票：剩余ticket=4卖票：剩余ticket=2卖票：剩余ticket=1卖票：剩余ticket=5卖票：剩余ticket=3

为了更形象地说明线程同步，我们在范例2中加入进程延时机制。

去掉范例2 MyRunableThread1类中的注释，代码如下所示：

public class MyRunableThread1 implements Runnable {private int ticket = 5;@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubfor (int i = 0; i < 100; i++)if (ticket > 0) {try {Thread.sleep(300);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("卖票：剩余ticket=" + ticket--);}}}

再次运行范例2，得到的结果如下：

卖票：剩余ticket=4卖票：剩余ticket=5卖票：剩余ticket=3卖票：剩余ticket=2卖票：剩余ticket=1卖票：剩余ticket=0卖票：剩余ticket=-1

出现票数为负的情况是：线程1在执行 ticket--之前，线程2 进入了 if (ticket > 0) 这个判断，这样当线程1 ticket--之后ticket==0了，线程2再次执行ticket--那么ticket==-1。

3.两种线程同步方法

范例3：同步代码块

public class MyRunableThread2 implements Runnable {private int ticket=5;@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubfor(int i=0;i<100;i++)synchronized(this){if(ticket>0){try{Thread.sleep(300);}catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}System.out.println("卖票：剩余ticket="+ ticket--);}}}}

public class SyncDemo2 {public static void main(String args[]){MyRunableThread2 mrt=new MyRunableThread2();Thread t1=new Thread(mrt);Thread t2=new Thread(mrt);Thread t3=new Thread(mrt);t1.start();t2.start();t3.start();}}

范例4：同步方法

public class MyRunableThread3 implements Runnable {private int ticket=5;@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubfor(int i=0;i<100;i++)this.sale();}public synchronized void sale(){if(ticket>0){try{Thread.sleep(300);}catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}System.out.println("卖票：剩余ticket="+ ticket--);}}}

public class SyncDemo3 {public static void main(String args[]){MyRunableThread3 mrt=new MyRunableThread3();Thread t1=new Thread(mrt);Thread t2=new Thread(mrt);Thread t3=new Thread(mrt);t1.start();t2.start();t3.start();}}

4生产者消费者案例

范例5：

package edu.sjtu.erplab.thread;class Info{private String name="name";private String content="content";public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getContent() {return content;}public void setContent(String content) {this.content = content;}}class Producer implements Runnable{private Info info=null;public Producer(Info info){this.info=info;}@Overridepublic void run() {boolean flag=false;for(int i=0;i<10;i++)if(flag){this.info.setName("name+"+i);try {Thread.sleep(90);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}this.info.setContent("content+"+i);flag=false;}else{this.info.setName("name-"+i);try {Thread.sleep(90);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}this.info.setContent("content-"+i);flag=true;}}}class Consumer implements Runnable{private Info info=null;public Consumer(Info info){this.info=info;}@Overridepublic void run() {for(int i=0;i<10;i++){try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println(this.info.getName()+":-->"+this.info.getContent());}}}public class ThreadDeadLock {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();}}

程序输出：

name+1:-->content-0name-2:-->content+1name+3:-->content-2name-4:-->content+3name+5:-->content-4name-6:-->content+5name+7:-->content-6name-8:-->content+7name+9:-->content+9name+9:-->content+9

范例5存在两个问题：

1. 假设生产者线程刚向数据存储空间添加了信息的名称，还没有加入该信息的内容，程序就切换到了消费者线程，消费者线程将把信息的名称和上一个信息的内容联系到一起（比如：name+1:-->content-0）。
2. 生产者放了若干次数据，消费者才开始去数据，或者是，消费者取完一个数据后，还没有等到生产者放入新的数据，又重复取出已去过的数据。

问题1 解决：加入同步

如果要为操作加入同步，可以通过定义同步方法的方式完成，即将设置名称和内容定义在一个方法里面，代码如范例6所示。

范例6

package edu.sjtu.erplab.thread;class Info{private String name="name";private String content="content";public  synchronized void set(String name,String content){this.setName(name);try {Thread.sleep(300);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}this.setContent(content);}public synchronized void get(){try {Thread.sleep(300);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println(this.getName()+":-->"+this.getContent());}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getContent() {return content;}public void setContent(String content) {this.content = content;}}class Producer implements Runnable{private Info info=null;public Producer(Info info){this.info=info;}@Overridepublic void run() {boolean flag=false;for(int i=0;i<10;i++)if(flag){this.info.set("name+"+i, "content+"+i);flag=false;}else{this.info.set("name-"+i, "content-"+i);flag=true;}}}class Consumer implements Runnable{private Info info=null;public Consumer(Info info){this.info=info;}@Overridepublic void run() {for(int i=0;i<10;i++){try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}this.info.get();}}}public class ThreadDeadLock {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();}}

程序运行结果

name-0:-->content-0name+1:-->content+1name-2:-->content-2name+3:-->content+3name-4:-->content-4name-6:-->content-6name+7:-->content+7name-8:-->content-8name+9:-->content+9name+9:-->content+9

从程序的运行结果中可以发现，信息错乱的问题已经解决，但是依然存在重复读取的问题，以及漏读信息的问题。既然有重复读取，则肯定会有重复设置的问题，那么对于这样的问题，该如何解决呢？此时，就需要使用Object类。

问题解决2——加入等待与唤醒

package edu.sjtu.erplab.thread;class Info{private String name="name";private String content="content";private boolean flag=true;public  synchronized void set(String name,String content){if(!flag)//标志位为false，不可以生产{try {super.wait();} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}this.setName(name);try {Thread.sleep(30);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}this.setContent(content);flag=false;//修改标志位为false，表示生产者已经完成资源，消费者可以消费。super.notify();//唤醒消费者进程}public synchronized void get(){if(flag){try {super.wait();} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}try {Thread.sleep(30);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println(this.getName()+":-->"+this.getContent());flag=true;//修改标志位为true，表示消费者拿走资源，生产者可以生产。super.notify();//唤醒生产者进程。}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getContent() {return content;}public void setContent(String content) {this.content = content;}}class Producer implements Runnable{private Info info=null;public Producer(Info info){this.info=info;}@Overridepublic void run() {boolean flag=false;for(int i=0;i<10;i++)if(flag){this.info.set("name+"+i, "content+"+i);flag=false;}else{this.info.set("name-"+i, "content-"+i);flag=true;}}}class Consumer implements Runnable{private Info info=null;public Consumer(Info info){this.info=info;}@Overridepublic void run() {for(int i=0;i<10;i++){try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}this.info.get();}}}public class ThreadDeadLock {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();}}

程序运行结果：

name-0:-->content-0name+1:-->content+1name-2:-->content-2name+3:-->content+3name-4:-->content-4name+5:-->content+5name-6:-->content-6name+7:-->content+7name-8:-->content-8name+9:-->content+9