淺談Java多線程實(shí)現(xiàn)及同步互斥通訊
Java多線程深入理解本文主要從三個(gè)方面了解和掌握多線程：
1. 多線程的實(shí)現(xiàn)方式，通過繼承Thread類和通過實(shí)現(xiàn)Runnable接口的方式以及異同點(diǎn)。
2. 多線程的同步與互斥中synchronized的使用方法。
3. 多線程的通訊中的notify(),notifyAll(),及wait(),的使用方法，以及簡(jiǎn)單的生成者和消費(fèi)者的代碼實(shí)現(xiàn)。
下面來具體的講解Java中的多線程：
一：多線程的實(shí)現(xiàn)方式
通過繼承Threa類來實(shí)現(xiàn)多線程主要分為以下三步：
第一步：繼承 Thread，實(shí)現(xiàn)Thread類中的run()方法。
第二步：定義一個(gè)Thread子類的實(shí)例。
第三步：通過調(diào)用Thread類的start()方法來啟動(dòng)線程。
下面是簡(jiǎn)單的代碼實(shí)現(xiàn)：
class myThread extends Thread{
int n=100;
public void run() {
while (true) {
if (n > 0) {
System.out.println(":"Thread.currentThread().getName()
+ "..." + n--);
} else {
break;
}
}
}
}
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
myThread mythread=new myThread();
mythread.setName("子線程");
mythread.start();
}
}
上面線程中用到的幾個(gè)方法：Thread.currentThraed().getName()方法得到當(dāng)前線程的名字。mythread.setName(“子線程”)；為mythread線程重命名為“子線程”。
通過實(shí)現(xiàn)Runnable 接口來實(shí)現(xiàn)多線程主要分為以下幾步：
第一步：實(shí)現(xiàn)Runnable接口中的run()方法。生成一個(gè)Runnable的實(shí)例。
第二步：定義一個(gè)Thread類，并且將上面的Runnable實(shí)例傳給Thread類的構(gòu)造方法。
第三步：通過調(diào)用Thread類的start()方法來啟動(dòng)線程。
下面是簡(jiǎn)單的代碼實(shí)現(xiàn)：
class myRunnable implements Runnable{
int n=100;
public void run() {
while (true) {
if (n > 0) {
System.out.println(":"Thread.currentThread().getName()
+ "..." + n--);
} else {
break;
}
}
}
}
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
myRunnable myrunnable = new myRunnable();
Thread mythread=new Thread(myrunnable);
mythread.setName("子線程");
mythread.start();
}
}
既然通過繼承Thread類，和實(shí)現(xiàn)Runnable方法都能實(shí)現(xiàn)多線程的運(yùn)行那么兩種方式到底有什么不同呢？下面通過一個(gè)買票的類子來看看到底二者有什么不同：
假設(shè)售票處總共有100張票，通過三個(gè)窗口來進(jìn)行售票也就是說我們要開辟三個(gè)不同的線程來實(shí)現(xiàn)買票：首先看看通過Thread類來實(shí)現(xiàn)買票的方式：
class myThread extends Thread{
int n=100;
public void run() {
while (true) {
if (n > 0) {
System.out.println(":"Thread.currentThread().getName()
+ "..." + n--);
} else {
break;
}
}
}
}
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
myThread m1=new myThread();
myThread m2=new myThread();
myThread m3=new myThread();
m1.setName("窗口1");
m2.setName("窗口2");
m3.setName("窗口3");
m1.start();
m2.start();
m3.start();
}
}
結(jié)果太長(zhǎng)了我不展示了，可以看到原本三個(gè)窗口共同買100張票的，但是結(jié)果每個(gè)窗口都買了100張票，這個(gè)很好理解因?yàn)槊總€(gè)窗口都是一個(gè)獨(dú)立的對(duì)象，都有自己的n=100。所以通過Thread類來實(shí)現(xiàn)買票功能是不可行的，其實(shí)用Thread方法來實(shí)現(xiàn)多線程，其中每個(gè)線程執(zhí)行的代碼并不是同一段代碼。
下面來看看實(shí)現(xiàn)Runnable接口是怎樣實(shí)現(xiàn)買票功能的：
class myRunnable implements Runnable{
int n=100;
public void run() {
while (true) {
if (n > 0) {
System.out.println(":"Thread.currentThread().getName()
+ "..." + n--);
} else {
break;
}
}
}
}
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
myRunnable myrunnable=new myRunnable();
Thread m1=new Thread(myrunnable);
Thread m2=new Thread(myrunnable);
Thread m3=new Thread(myrunnable);
m1.setName("窗口1");
m2.setName("窗口2");
m3.setName("窗口3");
m1.start();
m2.start();
m3.start();
}
}
可以看出上面三個(gè)線程公用的是同一個(gè)Runnable的子類，所以只是開辟三條線程來執(zhí)行同一段runnable的代碼。所以不會(huì)出現(xiàn)買300張票的情況。但是這個(gè)程序還是有問題的當(dāng)講到了后面的線程的同步與互斥后我們?cè)賮硗晟七@段程序。
二：多線程的同步與互斥中synchronized和volatile的使用方法。
現(xiàn)在截取一段上面代碼執(zhí)行過程中出現(xiàn)的問題并且分析一下問題是如何產(chǎn)生的，再來通過synchronied來解決此問題。
:窗口2…1
:窗口1…1
:窗口3…1
:窗口1…2
:窗口2…2
:窗口1…3
:窗口3…2
:窗口1…4
:窗口2…3
:窗口1…5
:窗口3…3
:窗口1…6
:窗口2…4
上面代碼的結(jié)果是通過實(shí)現(xiàn)Runnable接口產(chǎn)生的，上面窗口1，窗口2，窗口3，同時(shí)產(chǎn)生1是怎么產(chǎn)生的呢？
int n=100;
public void run() {
while (true) {
if (n > 0) {
System.out.println(":"Thread.currentThread().getName()
+ "..." + n--);
} else {
break;
}
}
這是三個(gè)線程共同執(zhí)行的同一段代碼，上面結(jié)果產(chǎn)生的一種原因可能是當(dāng)窗口2執(zhí)行完輸出i=1時(shí)此時(shí)虛擬機(jī)執(zhí)行了窗口2，窗口2執(zhí)行輸出I,此時(shí)的i還未執(zhí)行++，所以i的值還是1，此時(shí)虛擬機(jī)又把執(zhí)行權(quán)給了窗口3，這個(gè)時(shí)候窗口3輸出的i仍然是1，程序產(chǎn)生上面問題的主要原因是存在公共變量i，i的值在程序執(zhí)行的過程中未保持同步。上面的for循環(huán)體應(yīng)該單獨(dú)執(zhí)行完之后才能讓其他的線程搶占虛擬機(jī)。Synchronized關(guān)鍵字就是用來實(shí)現(xiàn)保證線程在執(zhí)行一段公共資源是不被其他線程搶占。
被synchronized修飾的代碼塊稱作同步代碼塊，被synchronized修飾的方法稱為同步方法。下面通過加入synchronized關(guān)鍵字來實(shí)現(xiàn)買票功能：
class myRunnable implements Runnable {
int n = 100;
public void run() {
while (true) {
synchronized (this) {
if (n > 0) {
if (n % 10 == 0) {
try {
Thread.currentThread().sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(":" + Thread.currentThread().getName()
+ "..." + n--);
} else {
break;
}
}
}
}
}
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
myRunnable myrunnable = new myRunnable();
Thread m1 = new Thread(myrunnable);
Thread m2 = new Thread(myrunnable);
Thread m3 = new Thread(myrunnable);
m1.setName("窗口1");
m2.setName("窗口2");
m3.setName("窗口3");
m1.start();
m2.start();
m3.start();
}
}
此時(shí)是可以正確的完成售票功能的。
上面代碼中synchronized(this)中的this代表的是當(dāng)前的對(duì)象，因?yàn)槿齻€(gè)線程執(zhí)行的都是myRunnable 的對(duì)象，所以三個(gè)線程公用的是同一個(gè)鎖，其實(shí)這個(gè)this可以用任何的對(duì)象來代替，一般我們可以 String str=new String(“”);雖然str的值為空字符串，但是也是一個(gè)對(duì)象。Synchronized實(shí)現(xiàn)互斥的原理是每一個(gè)對(duì)象都有一個(gè)特定的變量值，當(dāng)任何一個(gè)線程調(diào)用了synchronized想要進(jìn)入公共資源區(qū)時(shí)，先判斷該變量的值，若該變量的值為0則可以進(jìn)入公共資源區(qū)，進(jìn)程在進(jìn)入公共資源區(qū)之前先把對(duì)象的中的該變量值變?yōu)?，出同步區(qū)后再將該變量的值變?yōu)?，從而實(shí)現(xiàn)線程互斥訪問公共資源。
三：多線程的通訊中的notify(),notifyAll(),及wait(),的使用方法，以及簡(jiǎn)單的生成者和消費(fèi)者的代碼實(shí)現(xiàn)。
在講解notify(),notifyAll(),wait()之前，先看看生產(chǎn)者和消費(fèi)者問題：生產(chǎn)者生產(chǎn)面包，消費(fèi)者消費(fèi)面包，但是存放面包的容器有限，生產(chǎn)者一次最多只能生產(chǎn)20個(gè)面包，消費(fèi)者每次在容器中拿一個(gè)面包。通過分析可以知道，當(dāng)生產(chǎn)者生產(chǎn)了20個(gè)面包之后必須停下來，等容器里的面包數(shù)目小于20個(gè)時(shí)再繼續(xù)生產(chǎn)，消費(fèi)者看到容器里面面包個(gè)數(shù)為0時(shí)也必須停下來，等到有面包時(shí)才能消費(fèi)。這時(shí)候就涉及到了生產(chǎn)者和消費(fèi)者的通信。notify()是用于喚醒等待隊(duì)列中的線程，wait()用于阻塞當(dāng)前線程。Notify和wait()都必須用于synchronized修飾的同步代碼塊或同步方法中。
下面直接看生產(chǎn)者消費(fèi)者代碼。
class Consumer implements Runnable {
Clerk clerk;
Consumer(Clerk clerk) {
this.clerk = clerk;
}
public void run() {
while(true)
clerk.consumeProduct();
}
}
class Producter implements Runnable {
Clerk clerk;
Producter(Clerk clerk)
{
this.clerk = clerk;
}
public void run() {
while(true)
clerk.addProduct();
}
}
class Clerk {
int product ;
public synchronized void consumeProduct() {
while (true) {
if (product <= 0) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
} else {
product--;
notifyAll();
System.out.println("消費(fèi)者消費(fèi)了:" + product);
}
}
}
public synchronized void addProduct() {
if (product > 20) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
} else {
product++;
notifyAll();
System.out.println("生產(chǎn)者生產(chǎn)了:" + product);
}
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Clerk clerk=new Clerk();
Consumer consumer=new Consumer(clerk);
Thread c=new Thread(consumer);
Producter producter=new Producter(clerk);
Thread p=new Thread(producter);
c.start();
p.start();
}
}
以上這篇淺談Java多線程實(shí)現(xiàn)及同步互斥通訊就是小編分享給大家的全部?jī)?nèi)容了，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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