最全面的Java多執行緒用法解析

codeceo發表於2015-03-17
Java執行緒

最全面的java多執行緒用法解析，如果你對Java的多執行緒機制並沒有深入的研究，那麼本文可以幫助你更透徹地理解Java多執行緒的原理以及使用方法。

1.建立執行緒

在Java中建立執行緒有兩種方法：使用Thread類和使用Runnable介面。在使用Runnable介面時需要建立一個Thread例項。因此，無論是通過Thread類還是Runnable介面建立執行緒，都必須建立Thread類或它的子類的例項。Thread建構函式：

  • public Thread( );
  • public Thread(Runnable target);
  • public Thread(String name);
  • public Thread(Runnable target, String name);
  • public Thread(ThreadGroup group, Runnable target);
  • public Thread(ThreadGroup group, String name);
  • public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name);
  • public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name, long stackSize);

方法一：繼承Thread類覆蓋run方法

public class ThreadDemo1 {
     public static void main(String[] args){
         Demo d = new Demo();
         d.start();
         for(int i=0;i<60;i++){
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
         }

     }
 }
 class Demo extends Thread{
     public void run(){
         for(int i=0;i<60;i++){
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
         }
     }
 }

方法二：

public class ThreadDemo2 {
    public static void main(String[] args){
        Demo2 d =new Demo2();
        Thread t = new Thread(d);
        t.start();
        for(int x=0;x<60;x++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+x);
        }
    }
}
class Demo2 implements Runnable{
    public void run(){
        for(int x=0;x<60;x++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+x);
        }
    }
}

2.執行緒的生命週期

與人有生老病死一樣，執行緒也同樣要經歷開始（等待）、執行、掛起和停止四種不同的狀態。這四種狀態都可以通過Thread類中的方法進行控制。下面給出了Thread類中和這四種狀態相關的方法。

  • // 開始執行緒
  • publicvoid start( );
  • publicvoid run( );
  • // 掛起和喚醒執行緒
  • publicvoid resume( );     // 不建議使用
  • publicvoid suspend( );    // 不建議使用
  • publicstaticvoid sleep(long millis);
  • publicstaticvoid sleep(long millis, int nanos);
  • // 終止執行緒
  • publicvoid stop( );       // 不建議使用
  • publicvoid interrupt( );
  • // 得到執行緒狀態
  • publicboolean isAlive( );
  • publicboolean isInterrupted( );
  • publicstaticboolean interrupted( );
  • // join方法
  • publicvoid join( ) throws InterruptedException;

執行緒在建立後並不馬上執行run方法中的程式碼，而是處於等待狀態。執行緒處於等待狀態時，可以通過Thread類的方法來設定執行緒不各種屬性，如執行緒的優先順序（setPriority）、執行緒名(setName)和執行緒的型別（setDaemon）等。

當呼叫start方法後，執行緒開始執行run方法中的程式碼。執行緒進入執行狀態。可以通過Thread類的isAlive方法來判斷執行緒是否處於執行狀態。當執行緒處於執行狀態時，isAlive返回true，當isAlive返回false時，可能執行緒處於等待狀態，也可能處於停止狀態。下面的程式碼演示了執行緒的建立、執行和停止三個狀態之間的切換，並輸出了相應的isAlive返回值。

一但執行緒開始執行run方法，就會一直到這個run方法執行完成這個執行緒才退出。但線上程執行的過程中，可以通過兩個方法使執行緒暫時停止執行。這兩個方法是suspend和sleep。在使用suspend掛起執行緒後，可以通過resume方法喚醒執行緒。而使用sleep使執行緒休眠後，只能在設定的時間後使執行緒處於就緒狀態（線上程休眠結束後，執行緒不一定會馬上執行，只是進入了就緒狀態，等待著系統進行排程）。

在使用sleep方法時有兩點需要注意：

1. sleep方法有兩個過載形式，其中一個過載形式不僅可以設毫秒，而且還可以設納秒(1,000,000納秒等於1毫秒)。但大多數作業系統平臺上的Java虛擬機器都無法精確到納秒，因此，如果對sleep設定了納秒，Java虛擬機器將取最接近這個值的毫秒。

2. 在使用sleep方法時必須使用throws或try{…}catch{…}。因為run方法無法使用throws，所以只能使用try{…}catch{…}。當線上程休眠的過程中，使用interrupt方法中斷執行緒時sleep會丟擲一個InterruptedException異常。sleep方法的定義如下：

  1. publicstaticvoid sleep(long millis) throws InterruptedException
  2. publicstaticvoid sleep(long millis, int nanos) throws InterruptedException

有三種方法可以使終止執行緒。

1.  使用退出標誌，使執行緒正常退出，也就是當run方法完成後執行緒終止。

2.  使用stop方法強行終止執行緒（這個方法不推薦使用，因為stop和suspend、resume一樣，也可能發生不可預料的結果）。

3.  使用interrupt方法中斷執行緒。

1. 使用退出標誌終止執行緒

當run方法執行完後，執行緒就會退出。但有時run方法是永遠不會結束的。如在服務端程式中使用執行緒進行監聽客戶端請求，或是其他的需要迴圈處理的任務。在這種情況下，一般是將這些任務放在一個迴圈中，如while迴圈。如果想讓迴圈永遠執行下去，可以使用while(true){…}來處理。但要想使while迴圈在某一特定條件下退出，最直接的方法就是設一個boolean型別的標誌，並通過設定這個標誌為true或false來控制while迴圈是否退出。下面給出了一個利用退出標誌終止執行緒的例子。

join方法的功能就是使非同步執行的執行緒變成同步執行。也就是說，當呼叫執行緒例項的start方法後，這個方法會立即返回，如果在呼叫start方法後後需要使用一個由這個執行緒計算得到的值，就必須使用join方法。如果不使用join方法，就不能保證當執行到start方法後面的某條語句時，這個執行緒一定會執行完。而使用join方法後，直到這個執行緒退出，程式才會往下執行。下面的程式碼演示了join的用法。

3.多執行緒安全問題

問題原因：當多條語句在操作同一個執行緒共享資料時，一個執行緒對多條語句只執行了一部分，還沒執行完，另一個執行緒參與進來執行，導致共享資料的錯誤。

解決辦法：對多條操作共享資料的語句，只能讓一個執行緒都執行完，在執行過程中，其他執行緒不執行。

同步程式碼塊：

public class ThreadDemo3 {
    public static void main(String[] args){
        Ticket t =new Ticket();
        Thread t1 = new Thread(t,"視窗一");
        Thread t2 = new Thread(t,"視窗二");
        Thread t3 = new Thread(t,"視窗三");
        Thread t4 = new Thread(t,"視窗四");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
    }
}
class Ticket implements Runnable{
    private int ticket =400;
    public void run(){
        while(true){
            synchronized (new Object()) {
                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
                if(ticket<=0)
                    break;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---賣出"+ticket--);
            }
        }
    }
}

同步函式

public class ThreadDemo3 {
    public static void main(String[] args){
        Ticket t =new Ticket();
        Thread t1 = new Thread(t,"視窗一");
        Thread t2 = new Thread(t,"視窗二");
        Thread t3 = new Thread(t,"視窗三");
        Thread t4 = new Thread(t,"視窗四");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
    }
}
class Ticket implements Runnable{
    private int ticket = 4000;
    public synchronized void  saleTicket(){
        if(ticket>0)
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"賣出了"+ticket--);

    }
    public void run(){
        while(true){
            saleTicket();
        }
    }
}

同步函式鎖是this 靜態同步函式鎖是class

執行緒間的通訊

public class ThreadDemo3 {
    public static void main(String[] args){
        class Person{
            public String name;
            private String gender;
            public void set(String name,String gender){
                this.name =name;
                this.gender =gender;
            }
            public void get(){
                System.out.println(this.name+"...."+this.gender);
            }
        }
        final Person p =new Person();
        new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                int x=0;
                while(true){
                    if(x==0){
                        p.set("張三", "男");
                    }else{
                        p.set("lili", "nv");
                    }
                    x=(x+1)%2;
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                while(true){
                    p.get();
                }
            }
        }).start();
    }
}
/*
張三....男
張三....男
lili....nv
lili....男
張三....nv
lili....男
*/

修改上面程式碼

public class ThreadDemo3 {
     public static void main(String[] args){
         class Person{
             public String name;
             private String gender;
             public void set(String name,String gender){
                 this.name =name;
                 this.gender =gender;
             }
             public void get(){
                 System.out.println(this.name+"...."+this.gender);
             }
         }
         final Person p =new Person();
         new Thread(new Runnable(){
             public void run(){
                 int x=0;
                 while(true){
                     synchronized (p) {
                         if(x==0){
                             p.set("張三", "男");
                         }else{
                             p.set("lili", "nv");
                         }
                         x=(x+1)%2;    
                     }

                 }
             }
         }).start();
         new Thread(new Runnable(){
             public void run(){
                 while(true){
                     synchronized (p) {
                         p.get();
                     }
                 }
             }
         }).start();
     }

 }
 /*
 lili....nv
 lili....nv
 lili....nv
 lili....nv
 lili....nv
 lili....nv
 張三....男
 張三....男
 張三....男
 張三....男
 */

等待喚醒機制

/*
 *執行緒等待喚醒機制
 *等待和喚醒必須是同一把鎖 
 */
public class ThreadDemo3 {
    private static boolean flags =false;
    public static void main(String[] args){
        class Person{
            public String name;
            private String gender;
            public void set(String name,String gender){
                this.name =name;
                this.gender =gender;
            }
            public void get(){
                System.out.println(this.name+"...."+this.gender);
            }
        }
        final Person p =new Person();
        new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                int x=0;
                while(true){
                    synchronized (p) {
                        if(flags)
                            try {
                                p.wait();
                            } catch (InterruptedException e) {
                                // TODO Auto-generated catch block
                                e.printStackTrace();
                            };
                        if(x==0){
                            p.set("張三", "男");
                        }else{
                            p.set("lili", "nv");
                        }
                        x=(x+1)%2;
                        flags =true;
                        p.notifyAll();
                    }
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                while(true){
                    synchronized (p) {
                        if(!flags)
                            try {
                                p.wait();
                            } catch (InterruptedException e) {
                                // TODO Auto-generated catch block
                                e.printStackTrace();
                            };
                        p.get();
                        flags =false;
                        p.notifyAll();
                        }
                }
            }
        }).start();
    }
}

生產消費機制一

public class ThreadDemo4 {
    private static boolean flags =false;
    public static void main(String[] args){
        class Goods{
            private String name;
            private int num;
            public synchronized void produce(String name){
                if(flags)
                    try {
                        wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                this.name =name+"編號："+num++;
                System.out.println("生產了...."+this.name);
                flags =true;
                notifyAll();
            }
            public synchronized void consume(){
                if(!flags)
                    try {
                        wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                System.out.println("消費了******"+name);
                flags =false;
                notifyAll();
            }

        }
        final Goods g =new Goods();
        new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                while(true){
                    g.produce("商品");
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                while(true){
                    g.consume();
                }
            }
        }).start();
    }
}

生產消費機制2

public class ThreadDemo4 {
    private static boolean flags =false;
    public static void main(String[] args){
        class Goods{
            private String name;
            private int num;
            public synchronized void produce(String name){
                while(flags)
                    try {
                        wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                this.name =name+"編號："+num++;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"生產了...."+this.name);
                flags =true;
                notifyAll();
            }
            public synchronized void consume(){
                while(!flags)
                    try {
                        wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"消費了******"+name);
                flags =false;
                notifyAll();
            }

        }
        final Goods g =new Goods();
        new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                while(true){
                    g.produce("商品");
                }
            }
        },"生產者一號").start();
        new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                while(true){
                    g.produce("商品");
                }
            }
        },"生產者二號").start();
        new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                while(true){
                    g.consume();
                }
            }
        },"消費者一號").start();
        new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                while(true){
                    g.consume();
                }
            }
        },"消費者二號").start();
    }
}
/*
消費者二號消費了******商品編號：48049
生產者一號生產了....商品編號：48050
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