Java多线程编程

作者 natrium 一 理解多线程多线程是这样一种机制 它允许在程序中并发执行多个指令流 每个指令流都称为一个线程 彼此间互相独立 线程又称为轻量级进程 它和进程一样拥有独立的执行控制 由 *** 作系统负责调度 区别在于线程没有独立的存储空间 而是和所属进程中的其它线程共享一个存储空间 这使得线程间的通信远较进程简单 多个线程的执行是并发的 也就是在逻辑上 同时 而不管是否是物理上的 同时 如果系统只有一个CPU 那么真正的 同时 是不可能的 但是由于CPU的速度非常快 用户感觉不到其中的区别 因此我们也不用关心它 只需要设想各个线程是同时执行即可 多线程和传统的单线程在程序设计上最大的区别在于 由于各个线程的控制流彼此独立 使得各个线程之间的代码是乱序执行的 由此带来的线程调度 同步等问题 将在以后探讨 二 在Java中实现多线程我们不妨设想 为了创建一个新的线程 我们需要做些什么？很显然 我们必须指明这个线程所要执行的代码 而这就是在Java中实现多线程我们所需要做的一切！真是神奇！Java是如何做到这一点的？通过类！作为一个完全面向对象的语言 Java提供了类 java lang Thread 来方便多线程编程 这个类提供了大量的方法来方便我们控制自己的各个线程 我们以后的讨论都将围绕这个类进行 那么如何提供给 Java 我们要线程执行的代码呢？让我们来看一看 Thread 类 Thread 类最重要的方法是 run() 它为Thread 类的方法 start() 所调用 提供我们的线程所要执行的代码 为了指定我们自己的代码 只需要覆盖它！方法一 继承 Thread 类 覆盖方法 run() 我们在创建的 Thread 类的子类中重写 run() 加入线程所要执行的代码即可 下面是一个例子 public class MyThread extends Thread {int count= numberpublic MyThread(int num) {number = numSystem out println( 创建线程 + number)}public void run() {while(true) {System out println( 线程 + number + :计数 + count)if(++count== ) return}}public static void main(String args[]) {for(int i = i <5i++) new MyThread(i+1).start()}}这种方法简单明了，符合大家的习惯，但是，它也有一个很大的缺点，那就是如果我们的类已经从一个类继承（如小程序必须继承自 Applet 类），则无法再继承 Thread 类，这时如果我们又不想建立一个新的类，应该怎么办呢？我们不妨来探索一种新的方法：我们不创建 Thread 类的子类，而是直接使用它，那么我们只能将我们的方法作为参数传递给 Thread 类的实例，有点类似回调函数。.WINgWIT.但是 Java 没有指针，我们只能传递一个包含这个方法的类的实例。那么如何限制这个类必须包含这一方法呢？当然是使用接口！（虽然抽象类也可满足，但是需要继承，而我们之所以要采用这种新方法，不就是为了避免继承带来的限制吗？）Java 提供了接口 java.lang.Runnable 来支持这种方法。方法二：实现 Runnable 接口Runnable 接口只有一个方法 run()，我们声明自己的类实现 Runnable 接口并提供这一方法，将我们的线程代码写入其中，就完成了这一部分的任务。但是 Runnable 接口并没有任何对线程的支持，我们还必须创建 Thread 类的实例，这一点通过 Thread 类的构造函数public Thread(Runnable target)来实现。下面是一个例子：public class MyThread implements Runnable {int count= 1, numberpublic MyThread(int num) {number = numSystem.out.println("创建线程 " + number)}public void run() {while(true) {System.out.println("线程 " + number + ":计数 " + count)if(++count== 6) return} }public static void main(String args[]) {for(int i = 0i <5i++) new Thread(new MyThread(i+1)).start()}}严格地说，创建 Thread 子类的实例也是可行的，但是必须注意的是，该子类必须没有覆盖 Thread 类的 run 方法，否则该线程执行的将是子类的 run 方法，而不是我们用以实现Runnable 接口的类的 run 方法，对此大家不妨试验一下。使用 Runnable 接口来实现多线程使得我们能够在一个类中包容所有的代码，有利于封装，它的缺点在于，我们只能使用一套代码，若想创建多个线程并使各个线程执行不同的代码，则仍必须额外创建类，如果这样的话，在大多数情况下也许还不如直接用多个类分别继承 Thread 来得紧凑。综上所述，两种方法各有千秋，大家可以灵活运用。下面让我们一起来研究一下多线程使用中的一些问题。三：线程的四种状态1. 新状态：线程已被创建但尚未执行（start() 尚未被调用）。2. 可执行状态：线程可以执行，虽然不一定正在执行。CPU 时间随时可能被分配给该线程，从而使得它执行。3. 死亡状态：正常情况下 run() 返回使得线程死亡。调用 stop()或 destroy() 亦有同样效果，但是不被推荐，前者会产生异常，后者是强制终止，不会释放锁。4. 阻塞状态：线程不会被分配 CPU 时间，无法执行。四：线程的优先级 线程的优先级代表该线程的重要程度，当有多个线程同时处于可执行状态并等待获得 CPU 时间时，线程调度系统根据各个线程的优先级来决定给谁分配 CPU 时间，优先级高的线程有更大的机会获得 CPU 时间，优先级低的线程也不是没有机会，只是机会要小一些罢了。你可以调用 Thread 类的方法 getPriority() 和 setPriority()来存取线程的优先级，线程的优先级界于1(MIN_PRIORITY)和10(MAX_PRIORITY)之间，缺省是5(NORM_PRIORITY)。五：线程的同步由于同一进程的多个线程共享同一片存储空间，在带来方便的同时，也带来了访问冲突这个严重的问题。Java语言提供了专门机制以解决这种冲突，有效避免了同一个数据对象被多个线程同时访问。由于我们可以通过 private 关键字来保证数据对象只能被方法访问，所以我们只需针对方法提出一套机制，这套机制就是 synchronized 关键字，它包括两种用法：synchronized 方法和 synchronized 块。1. synchronized 方法：通过在方法声明中加入 synchronized关键字来声明 synchronized 方法。如：public synchronized void accessVal(int newVal)synchronized 方法控制对类成员变量的访问：每个类实例对应一把锁，每个 synchronized 方法都必须获得调用该方法的类实例的锁方能执行，否则所属线程阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到从该方法返回时才将锁释放，此后被阻塞的线程方能获得该锁，重新进入可执行状态。这种机制确保了同一时刻对于每一个类实例，其所有声明为 synchronized 的成员函数中至多只有一个处于可执行状态（因为至多只有一个能够获得该类实例对应的锁），从而有效避免了类成员变量的访问冲突（只要所有可能访问类成员变量的方法均被声明为 synchronized）。在 Java 中，不光是类实例，每一个类也对应一把锁，这样我们也可将类的静态成员函数声明为 synchronized ，以控制其对类的静态成员变量的访问。synchronized 方法的缺陷：若将一个大的方法声明为synchronized 将会大大影响效率，典型地，若将线程类的方法 run() 声明为 synchronized ，由于在线程的整个生命期内它一直在运行，因此将导致它对本类任何 synchronized 方法的调用都永远不会成功。当然我们可以通过将访问类成员变量的代码放到专门的方法中，将其声明为 synchronized ，并在主方法中调用来解决这一问题，但是 Java 为我们提供了更好的解决办法，那就是 synchronized 块。2. synchronized 块：通过 synchronized关键字来声明synchronized 块。语法如下： synchronized(syncObject) {//允许访问控制的代码}synchronized 块是这样一个代码块，其中的代码必须获得对象 syncObject （如前所述，可以是类实例或类）的锁方能执行，具体机制同前所述。由于可以针对任意代码块，且可任意指定上锁的对象，故灵活性较高。六：线程的阻塞为了解决对共享存储区的访问冲突，Java 引入了同步机制，现在让我们来考察多个线程对共享资源的访问，显然同步机制已经不够了，因为在任意时刻所要求的资源不一定已经准备好了被访问，反过来，同一时刻准备好了的资源也可能不止一个。为了解决这种情况下的访问控制问题，Java 引入了对阻塞机制的支持。阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生（如某资源就绪），学过 *** 作系统的同学对它一定已经很熟悉了。Java 提供了大量方法来支持阻塞，下面让我们逐一分析。1. sleep() 方法：sleep() 允许 指定以毫秒为单位的一段时间作为参数，它使得线程在指定的时间内进入阻塞状态，不能得到CPU 时间，指定的时间一过，线程重新进入可执行状态。典型地，sleep() 被用在等待某个资源就绪的情形：测试发现条件不满足后，让线程阻塞一段时间后重新测试，直到条件满足为止。2. suspend() 和 resume() 方法：两个方法配套使用，suspend()使得线程进入阻塞状态，并且不会自动恢复，必须其对应的resume() 被调用，才能使得线程重新进入可执行状态。典型地，suspend() 和 resume() 被用在等待另一个线程产生的结果的情形：测试发现结果还没有产生后，让线程阻塞，另一个线程产生了结果后 lishixinzhi/Article/program/Java/gj/201311/27622

楼主，这是一个多线程同步问题，我稍微修改了一下程序，仅供参考

PS：四个线程不一定都能抢到CUP时间片，所以有些线程有可能卖不到票。楼主可以多运行几次，会得到不同的运行效果，非常有意思。呵呵。。。

public class TestThread{

public static void main(String[] args){

MyThread mt = new MyThread()

new Thread(mt).start()

new Thread(mt).start()

new Thread(mt).start()

new Thread(mt).start()

}

}

class MyThread extends Thread{

private int t=100

public void run(){

while(true){

synchronized(this){//因为有多个线程共享属性t,故需要使用到synchronized,进行同步

if(t>0) System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖票"+t--)

else break//此句是为了防止死循环,当t=0是退出循环

}

}

}

}

是2L说的和你现在出现的这个错误无关，我想1个时间片对于这个程序来说，是绝对可以把几行代码执行完的，从CPU指令的时间上也可以推出来。从上面可以非常明显的看出来，关键是第一次输出的问题，其实你的多线程代码问题很多，但是在你这个程序里表现不出来。

为了解释一些东西，先解释一些概念。其实你说这个问题如果往深处说就复杂了，只能简单的去说

时间片：CPU对线程的执行，是通过分配时间片来实现的，即每个线程每次运行都有一个时间限制，不能超过这个时间，这个时间的最大程度就是时间片（如果不考虑抢占的问题，时间片是一定的，即每个线程每次都运行一个完整的时间片的时间）

线程调度算法：CPU对线程的调度，是有一个算法来决定调度系统所有线程的先后顺序（这里为了方便解释，我全部认为是核心线程，而不存在用户线程，用户线程是通过进程间接调度的，即CPU并不知道有用户线程存在，而核心线程是CPU直接知道的并且直接调度的）。那算法是怎么样的，历史上有无数种线程调度算法，作为一个程序员，你只能认为是不可知的，即你要保证无论哪个线程先执行，程序都是一致的。这个算法由 *** 作系统决定。

取你的代码的关键部分

SLEEP函数：这个函数到底做了什么，两件事，1放弃时间片立即让 *** 作系统进行下一次调度，2定时让自己变得可以重新调度（你设定的时间内此线程是不可调度的）

Tsleep1 T1= new Tsleep1()

Tsleep2 T2= new Tsleep2()

T1.start()

T2.start()

你的程序里绝对T1会先执行完一次循环，这个基本是肯定的，因为要执行的 *** 作肯定用不了半个时间片就足够了，所以时间片造成的放弃调度的问题基本不太可能（针对你的代码）。所以第一个输出一定是输出0，也确实这样。

try{

sleep(1000)

}

好了，解释输出。

前者关键是下面的

0

This is i=0

This is i=1

1

0

This is i=0

1

This is i=1

在你T1第一次输出0后，调用SLEEP放弃了时间片，这个时候T2运行输出了This is i=0，这个过程不太可能有同步的问题，因为相对1S来说，时间片实在是太短了，而且你执行 *** 作极少，基本保证了是原子的。

关键是第3行开始，现在经过前面的调度，T2进入睡眠了，为什么现在反而T2先比T1先运行，明明是T2在睡眠嘛？原因是，你的两个线程都是用户级线程（一般核心级线程要显示的指明，因为开销过大），这种情况下，CPU是先调度进程，然后进程才决定让谁先运行。在T2睡眠的时候，CPU调度其他进程，等到再次轮到你的进程的时候，T1和T2都已经“醒”了，这个时候 *** 作系统要根据自己的算法去决定，这个算法并不是先进先出的，即使你T1先醒，T2后醒，但是两者没有优先级的区别， *** 作系统视为平等，可以自由选择调度哪一个。 并且，即使两者都是核心级线程，也可能另外其他程序长期占用了CPU而使得下一次调度的时候对两者的调度发生细微的顺序差异。所以即使你T1先START,T2后START，仍然无法保证以后T1先于T2，需要进行同步。同步使用信号量的方法就足够了。

两个线程共享全局变量i,初始化为0，自己同步就行了，反而效率更高些。别说面相对象就不使用全局变量，同步那绝对在多个线程之间避免不了共享。

伪代码，只是表达意思,同时保证了每次 *** 作是原子的也保证了顺序，虽然2L保证了每次 *** 作的原子性，但是没能够保证顺序，当然，可能是看不出来效果的。

T1执行时首先

while{

if(i==0)

{

i++

执行你想的 *** 作

sleep(0)//放弃时间片就好了，没必要等那么久

}

else

{

sleep(0)//说明T1完后又再次先于T2被调度了，立即放弃时间片

}

}

对于T2

while{

if(i==1)

{

i--

执行你想的 *** 作

sleep(0)

}

else

{

sleep(0)//立即放弃时间片

}

}

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