深入理解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：

class 类名 extends Thread{方法1;方法2；…public void run(){// other code…}属性1；属性2；…}

先看一个简单的例子：

/** * @author Hashsound 继承Thread类,直接调用run方法 * */class hello extends Thread {private String name;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();}}

【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：

public static void main(String[] args) {        hello h1=new hello("A");        hello h2=new hello("B");        h1.start();        h2.start();}

然后运行程序，输出的可能的结果如下：

B运行 0
B运行 1
B运行 2
A运行 0
A运行 1
A运行 2
B运行 3
B运行 4
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：

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：

来先看一个小例子吧：

class 类名 implements Runnable{方法1;方法2；…public void run(){// other code…}属性1；属性2；…}

/** * @author Hashsound 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：

class Thread implements Runnable {    //…public void run() {        if (target != null) {             target.run();        }     }}

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。

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。

/** * @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;}

【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

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();    }}

【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，本人建议大家尽量实现接口。

/** * @author Hashsound * 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();    }}

【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

/** * @author Hashsound 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：

    /**     * @author Hashsound 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);            }        }    }

【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：

/** * @author Hashsound 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：

/** * @author Hashsound 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。

/** * @author Hashsound 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();    }}

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：

/** * @author Hashsound 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。

/** * @author Hashsound 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：

/** * @author Hashsound  * */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：

/** * @author Hashsound * */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。

/** * @author Hashsound * */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;}

【运行结果】（每秒输出一个）

5
4
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。

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();    }}

【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。

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：

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();    }}

【程序运行结果】：
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
ChunGe<===>100
Rollen<===>20
先在看结果就可以知道，之前的问题完全解决。

【程序运行结果】：
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
ChunGe<===>100
Rollen<===>20
先在看结果就可以知道，之前的问题完全解决。