Java多线程设计模式系列

原文：http://www.cnblogs.com/gaotianle/archive/2013/09/07/3306971.html
通过几天的认真阅读，发现这是一本难得一见的好书，为了加深巩固学习成功，我打算将书中的例子全部自己实现一遍，特此记录下来也方便其他朋友学习。



第一章，java语言的线程

单线程程序：打印10000次good字符串

public class SingleThreadSample {
    public static void main(String[] args) {
        for(int i=0; i< 10000; i++){
            System.out.print("good!");
        }
    }
}
严格的说并不是只有一个线程在操作，还有其他的线程在非java处理系统上运行，比如gc，gui相关的线程等。



第一个多线程程序：实现了交替打印good和nice的功能

public class MyThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
        MyThread t = new MyThread();
        t.start();

        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            System.out.println("good!");
        }
    }
}

class MyThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            System.out.println("nice!");
        }
    }
}


这里加入一个并发和并行概念的区别，并发是concurrent，是指多个线程在同一个cpu上切换进行执行。并行是parallel，指多个线程是在各自的cpu上同时执行的。

我们增强一下刚才的多线程例子，把打印的字符串变成通过参数传递。

public class MyThread2Test {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread2 t1 = new MyThread2("good!");
        MyThread2 t2 = new MyThread2("nice!");
        
        t1.start();
        t2.start();
    }
    
}

class MyThread2 extends Thread {
    private String message;

    public MyThread2(String message) {
        this.message = message;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            System.out.println(message);
        }
    }
}
　　

刚才是通过集成Thread抽象类的子类方式实现多线程，另外还可以通过Runnable接口的方式，例子如下：

public class MyThread3Test {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread3 t1 = new MyThread3("good!");
        MyThread3 t2 = new MyThread3("nice!");
        
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t2).start();
    }
}

class MyThread3 implements Runnable {
    private String message;

    public MyThread3(String message) {
        this.message = message;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            System.out.println(message);
        }
    }
}
　　

启动和执行多线程已经说完了，那么该说说如何让线程休息休息。

第一种方式是通过Thread.sleep(ms)方法，需要注意的是这个方法有一个重载Thread.sleep(ms,ns)，可以把停止的时间控制到纳秒级。

另外Thread.yield()方法也可以在循环体中使用，表示如果没有cpu时间则将当前线程切换到其他子线程，可以简单理解成Thread.sleep(0);

不过Thread.sleep会抛出InterruptedException异常，Thread.yield不会。



下面在说说线程互斥，还是刚才的例子，如果我打算让程序执行10000次打印的过程是一个整体，执行过程中不允许切换到其他子线程，那么就需要使用Synchronzed关键字。

public class MyThreadMutualTest {
    public static void main(String[] args) {
        PrintMessage pmsg = new PrintMessage();

        new MyThreadMutual(pmsg,"good").start();
        new MyThreadMutual(pmsg,"nice").start();
    }
}

class MyThreadMutual extends Thread {
    private String message;
    private PrintMessage printMessage;

    public MyThreadMutual(PrintMessage printMessage,String message) {
        this.printMessage = printMessage;
        this.message=message;
    }

    @Override
    public void run() {
        printMessage.show(message);
    }
}

class PrintMessage {

    public synchronized void show(String msg) {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            System.out.println(msg);
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
　　

　

接下来讲一下线程的协调，主要有三个方法:wait() notify() notifyAll()

这三个方法都是object类的方法，可以理解成一个休息室，调用obj.wait()方法表示当前执行的线程进入休息室，休息室里可能会有多个线程，如果没有其他线程给休息室发消息通知它们可以出去了，这些线程就会一直在里面休息。

当调用obj.notify()方法，表示休息室中可以有一个线程退出，如果里面有多个线程，会随机选取一个，而obj.notifyAll()表示所有的线程都可以退出休息室。

现在把上面的例子修改一下，想打印10次good再打印10次nice，这样交替执行。

public class ThreadMutualTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object();
        MyThreadMutualA a = new MyThreadMutualA("nice", obj);
        MyThreadMutualB b = new MyThreadMutualB("good", obj);
        
        a.start();
        b.start();
    }
}

class MyThreadMutualA extends Thread {
    private Object obj;
    private String message;
    
    public MyThreadMutualA(String message, Object obj) {
        this.message=message;
        this.obj=obj;
    }

    @Override
    public  void run() {
        synchronized(obj){
            for(int i=1; i<100; i++){
                System.out.println(message);
                
                if(i%5==0){
                    obj.notify();
                    
                    try {
                        obj.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            
            obj.notify();
        }
    }
}

class MyThreadMutualB extends Thread {

    private Object obj;
    private String message;
    
    public MyThreadMutualB(String message, Object obj) {
        this.message=message;
        this.obj=obj;
    }

    @Override
    public synchronized void run() {
        synchronized(obj){
            for(int i=1; i<100; i++){
                System.out.println(message);
                if(i%5==0){
                    obj.notify();
                    
                    try {
                        obj.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            
            obj.notify();
        }
    }
}
　　

这段代码废了好大劲啊，同步互斥是多线程最复杂的最核心的部分了。