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java多线程详解 -(转)

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  • Java
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往往混淆了yield(),sleep()以及wait()这三个函数的使用。
从操作系统的角度讲,os会维护一个ready queue(就绪的线程队列)。并且在某一时刻cpu只为ready queue中位于队列头部的线程服务。
但是当前正在被服务的线程可能觉得cpu的服务质量不够好,于是提前退出,这就是yield。
或者当前正在被服务的线程需要睡一会,醒来后继续被服务,这就是sleep。

sleep方法不推荐使用,可用wait。
线程退出最好自己实现,在运行状态中一直检验一个状态,如果这个状态为真,就一直运行,如果外界更改了这个状态变量,那么线程就停止运行。

sleep()使当前线程进入停滞状态,所以执行sleep()的线程在指定的时间内肯定不会执行;yield()只是使当前线程重新回到可执行状态,所以执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。
sleep()可使优先级低的线程得到执行的机会,当然也可以让同优先级和高优先级的线程有执行的机会;yield()只能使同优先级的线程有执行的机会。

当调用wait()后,线程会释放掉它所占有的“锁标志”,从而使线程所在对象中的其它synchronized数据可被别的线程使用。

wait() 和notify()因为会对对象的“锁标志”进行操作,所以它们必须在synchronized函数或synchronized block中进行调用。如果在non-synchronized函数或non-synchronized block中进行调用,虽然能编译通过,但在运行时会发生 IllegalMonitorStateException的异常。

彻底明白多线程通信机制:
线程间的通信
1.线程的几种状态
  • 线程有四种状态,任何一个线程肯定处于这四种状态中的一种:
  • 1) 产生(New):线程对象已经产生,但尚未被启动,所以无法执行。如通过new产生了一个线程对象后没对它调用start()函数之前。
  • 2) 可执行(Runnable):每个支持多线程的系统都有一个排程器,排程器会从线程池中选择一个线程并启动它。当一个线程处于可执行状态时,表示它可能正处于线程池中等待排排程器启动它;也可能它已正在执行。如执行了一个线程对象的start()方法后,线程就处于可执行状态,但显而易见的是此时线程不一定正在执行中。
  • 3) 死亡(Dead):当一个线程正常结束,它便处于死亡状态。如一个线程的run()函数执行完毕后线程就进入死亡状态。
  • 4) 停滞(Blocked):当一个线程处于停滞状态时,系统排程器就会忽略它,不对它进行排程。当处于停滞状态的线程重新回到可执行状态时,它有可能重新执行。如通过对一个线程调用wait()函数后,线程就进入停滞状态,只有当两次对该线程调用notify或notifyAll后它才能两次回到可执行状态。

2. class Thread下的常用函数
2.1 suspend()、resume()
  • 1)  通过suspend()函数,可使线程进入停滞状态。通过suspend()使线程进入停滞状态后,除非收到resume()消息,否则该线程不会变回可执行状态。
  • 2)  当调用suspend()函数后,线程不会释放它的“锁标志”。

例11:
Java代码 
class TestThreadMethod extends Thread{    
        public static int shareVar = 0;    
        public TestThreadMethod(String name){    
            super(name);    
        }    
        public synchronized void run(){    
            if(shareVar==0){    
                for(int i=0; i<5; i++){    
                    shareVar++;    
                    if(shareVar==5){    
                        this.suspend(); //(1)    
                    }    
                }    
            }    
            else{    
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());    
                System.out.println(" shareVar = " + shareVar);    
                this.resume(); //(2)    
            }    
        }    
    }    
    public class TestThread{    
        public static void main(String[] args){    
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");    
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");    
            t1.start(); //(5)    
          //t1.start(); //(3)    
            t2.start(); //(4)    
        }    
}   
class TestThreadMethod extends Thread{
        public static int shareVar = 0;
        public TestThreadMethod(String name){
            super(name);
        }
        public synchronized void run(){
            if(shareVar==0){
                for(int i=0; i<5; i++){
                    shareVar++;
                    if(shareVar==5){
                        this.suspend(); //(1)
                    }
                }
            }
            else{
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(" shareVar = " + shareVar);
                this.resume(); //(2)
            }
        }
    }
    public class TestThread{
        public static void main(String[] args){
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
            t1.start(); //(5)
          //t1.start(); //(3)
            t2.start(); //(4)
        }
}


运行结果为:
t2 shareVar = 5
  • 1.    当代码(5)的t1所产生的线程运行到代码(1)处时,该线程进入停滞状态。然后排程器从线程池中唤起代码(4)的t2所产生的线程,此时shareVar值不为0,所以执行else中的语句。
  • 2.    也许你会问,那执行代码(2)后为什么不会使t1进入可执行状态呢?正如前面所说,t1和t2是两个不同对象的线程,而代码(1)和(2)都只对当前对象进行操作,所以t1所产生的线程执行代码(1)的结果是对象t1的当前线程进入停滞状态;而t2所产生的线程执行代码(2)的结果是把对象t2中的所有处于停滞状态的线程调回到可执行状态。
  • 3.    那现在把代码(4)注释掉,并去掉代码(3)的注释,是不是就能使t1重新回到可执行状态呢?运行结果是什么也不输出。为什么会这样呢?也许你会认为,当代码(5)所产生的线程执行到代码(1)时,它进入停滞状态;而代码(3)所产生的线程和代码(5)所产生的线程是属于同一个对象的,那么就当代码(3)所产生的线程执行到代码(2)时,就可使代码(5)所产生的线程执行回到可执行状态。但是要清楚,suspend()函数只是让当前线程进入停滞状态,但并不释放当前线程所获得的“锁标志”。所以当代码(5)所产生的线程进入停滞状态时,代码(3)所产生的线程仍不能启动,因为当前对象的“锁标志”仍被代码(5)所产生的线程占有。

2.2 sleep()
  • 1)  sleep ()函数有一个参数,通过参数可使线程在指定的时间内进入停滞状态,当指定的时间过后,线程则自动进入可执行状态。
  • 2)    当调用sleep ()函数后,线程不会释放它的“锁标志”。

例12:
Java代码 
class TestThreadMethod extends Thread{    
        class TestThreadMethod extends Thread{    
        public static int shareVar = 0;    
        public TestThreadMethod(String name){    
            super(name);    
        }    
        public synchronized void run(){    
            for(int i=0; i<3; i++){    
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());    
                System.out.println(" : " + i);    
                try{    
                    Thread.sleep(100); //(4)    
                }    
                catch(InterruptedException e){    
                    System.out.println("Interrupted");    
                }    
            }    
        }    
    }    
    public class TestThread{    
        public static void main(String[] args){    
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");    
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");    
            t1.start(); (1)    
            t1.start(); (2)    
            //t2.start(); (3)    
        }    
}   
class TestThreadMethod extends Thread{
        class TestThreadMethod extends Thread{
        public static int shareVar = 0;
        public TestThreadMethod(String name){
            super(name);
        }
        public synchronized void run(){
            for(int i=0; i<3; i++){
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(" : " + i);
                try{
                    Thread.sleep(100); //(4)
                }
                catch(InterruptedException e){
                    System.out.println("Interrupted");
                }
            }
        }
    }
    public class TestThread{
        public static void main(String[] args){
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
            t1.start(); (1)
            t1.start(); (2)
            //t2.start(); (3)
        }
}


运行结果为:
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
由结果可证明,虽然在run()中执行了sleep(),但是它不会释放对象的“锁标志”,所以除非代码(1)的线程执行完run()函数并释放对象的“锁标志”,否则代码(2)的线程永远不会执行。
如果把代码(2)注释掉,并去掉代码(3)的注释,结果将变为:
t1 : 0
t2 : 0
t1 : 1
t2 : 1
t1 : 2
t2 : 2
由于t1和t2是两个对象的线程,所以当线程t1通过sleep()进入停滞时,排程器会从线程池中调用其它的可执行线程,从而t2线程被启动。
例13:
Java代码 
class TestThreadMethod extends Thread{    
        public static int shareVar = 0;    
        public TestThreadMethod(String name){    
            super(name);    
        }    
        public synchronized void run(){    
            for(int i=0; i<5; i++){    
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());    
                System.out.println(" : " + i);    
                try{    
                    if(Thread.currentThread().getName().equals("t1"))    
                        Thread.sleep(200);    
                    else   
                        Thread.sleep(100);    
                }    
                catch(InterruptedException e){    
                    System.out.println("Interrupted");    
                }    
            }    
        }    
    }    
    public class TestThread{    
        public static void main(String[] args){    
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");    
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");    
            t1.start();    
          //t1.start();    
            t2.start();    
        }    
}   
class TestThreadMethod extends Thread{
        public static int shareVar = 0;
        public TestThreadMethod(String name){
            super(name);
        }
        public synchronized void run(){
            for(int i=0; i<5; i++){
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(" : " + i);
                try{
                    if(Thread.currentThread().getName().equals("t1"))
                        Thread.sleep(200);
                    else
                        Thread.sleep(100);
                }
                catch(InterruptedException e){
                    System.out.println("Interrupted");
                }
            }
        }
    }
    public class TestThread{
        public static void main(String[] args){
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
            t1.start();
          //t1.start();
            t2.start();
        }
}


运行结果为:
t1 : 0
t2 : 0
t2 : 1
t1 : 1
t2 : 2
t2 : 3
t1 : 2
t2 : 4
t1 : 3
t1 : 4
由于线程t1调用了sleep(200),而线程t2调用了sleep(100),所以线程t2处于停滞状态的时间是线程t1的一半,从从结果反映出来的就是线程t2打印两倍次线程t1才打印一次。

2.3  yield()
  • 1)   通过yield ()函数,可使线程进入可执行状态,排程器从可执行状态的线程中重新进行排程。所以调用了yield()的函数也有可能马上被执行。
  • 2)    当调用yield ()函数后,线程不会释放它的“锁标志”。

例14:
Java代码 
class TestThreadMethod extends Thread{    
        public static int shareVar = 0;    
        public TestThreadMethod(String name){    
            super(name);    
        }    
        public synchronized void run(){    
            for(int i=0; i<4; i++){    
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());    
                System.out.println(" : " + i);    
                Thread.yield();    
            }    
        }    
    }    
    public class TestThread{    
        public static void main(String[] args){    
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");    
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");    
            t1.start();    
            t1.start(); //(1)    
          //t2.start(); (2)    
        }    
}   
class TestThreadMethod extends Thread{
        public static int shareVar = 0;
        public TestThreadMethod(String name){
            super(name);
        }
        public synchronized void run(){
            for(int i=0; i<4; i++){
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(" : " + i);
                Thread.yield();
            }
        }
    }
    public class TestThread{
        public static void main(String[] args){
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
            t1.start();
            t1.start(); //(1)
          //t2.start(); (2)
        }
}


运行结果为:
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
t1 : 3
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
t1 : 3
从结果可知调用yield()时并不会释放对象的“锁标志”。
                如果把代码(1)注释掉,并去掉代码(2)的注释,结果为:
t1 : 0
t1 : 1
t2 : 0
t1 : 2
t2 : 1
t1 : 3
t2 : 2
t2 : 3
从结果可知,虽然t1线程调用了yield(),但它马上又被执行了。

2.4 sleep()和yield()的区别
  • 1)  sleep()使当前线程进入停滞状态,所以执行sleep()的线程在指定的时间内肯定不会执行;yield()只是使当前线程重新回到可执行状态,所以执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。
  • 2)    sleep()可使优先级低的线程得到执行的机会,当然也可以让同优先级和高优先级的线程有执行的机会;yield()只能使同优先级的线程有执行的机会。

例15:
Java代码 
class TestThreadMethod extends Thread{    
        public static int shareVar = 0;    
        public TestThreadMethod(String name){    
            super(name);    
        }    
        public void run(){    
            for(int i=0; i<4; i++){    
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());    
                System.out.println(" : " + i);    
                //Thread.yield(); (1)    
                /* (2) */   
                try{    
                    Thread.sleep(3000);    
                }    
                catch(InterruptedException e){    
                    System.out.println("Interrupted");    
                }    
   
            }    
        }    
    }    
    public class TestThread{    
        public static void main(String[] args){    
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");    
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");    
            t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);    
            t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);    
            t1.start();    
            t2.start();    
        }    
}   
class TestThreadMethod extends Thread{
        public static int shareVar = 0;
        public TestThreadMethod(String name){
            super(name);
        }
        public void run(){
            for(int i=0; i<4; i++){
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(" : " + i);
                //Thread.yield(); (1)
                /* (2) */
                try{
                    Thread.sleep(3000);
                }
                catch(InterruptedException e){
                    System.out.println("Interrupted");
                }

            }
        }
    }
    public class TestThread{
        public static void main(String[] args){
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
            t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
            t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
            t1.start();
            t2.start();
      
  }
}


运行结果为:
t1 : 0
t1 : 1
t2 : 0
t1 : 2
t2 : 1
t1 : 3
t2 : 2
t2 : 3
由结果可见,通过sleep()可使优先级较低的线程有执行的机会。注释掉代码(2),并去掉代码(1)的注释,结果为:
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
t1 : 3
t2 : 0
t2 : 1
t2 : 2
t2 : 3
可见,调用yield(),不同优先级的线程永远不会得到执行机会。

2.5  join()
使调用join()的线程执行完毕后才能执行其它线程,在一定意义上,它可以实现同步的功能。
例16:
Java代码 
class TestThreadMethod extends Thread{    
        public static int shareVar = 0;    
        public TestThreadMethod(String name){    
            super(name);    
        }    
        public void run(){    
            for(int i=0; i<4; i++){    
                System.out.println(" " + i);    
                try{    
                    Thread.sleep(3000);    
                }    
                catch(InterruptedException e){    
                    System.out.println("Interrupted");    
                }    
            }    
        }    
    }    
public class TestThread{    
        public static void main(String[] args){    
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");    
            t1.start();    
            try{    
                t1.join();    
            }    
            catch(InterruptedException e){}    
            t1.start();    
        }    
}   
class TestThreadMethod extends Thread{
        public static int shareVar = 0;
        public TestThreadMethod(String name){
            super(name);
        }
        public void run(){
            for(int i=0; i<4; i++){
                System.out.println(" " + i);
                try{
                    Thread.sleep(3000);
                }
                catch(InterruptedException e){
                    System.out.println("Interrupted");
                }
            }
        }
    }
public class TestThread{
        public static void main(String[] args){
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
            t1.start();
            try{
                t1.join();
            }
            catch(InterruptedException e){}
            t1.start();
        }
}


运行结果为:
0
1
2
3
0
1
2
3


3. class Object下常用的线程函数
wait()、notify()和notifyAll()这三个函数由java.lang.Object类提供,用于协调多个线程对共享数据的存取。

3.1 wait()、notify()和notifyAll()
  • 1) wait()函数有两种形式:第一种形式接受一个毫秒值,用于在指定时间长度内暂停线程,使线程进入停滞状态。第二种形式为不带参数,代表wait()在notify()或notifyAll()之前会持续停滞。
  • 2) 当对一个对象执行notify()时,会从线程等待池中移走该任意一个线程,并把它放到锁标志等待池中;当对一个对象执行notifyAll()时,会从线程等待池中移走所有该对象的所有线程,并把它们放到锁标志等待池中。
  • 3) 当调用wait()后,线程会释放掉它所占有的“锁标志”,从而使线程所在对象中的其它synchronized数据可被别的线程使用。

例17:
下面,我们将对例11中的例子进行修改
Java代码 
class TestThreadMethod extends Thread{    
      public static int shareVar = 0;    
      public TestThreadMethod(String name){    
          super(name);    
      }    
      public synchronized void run(){    
          if(shareVar==0){    
           for(int i=0; i<10; i++){    
               shareVar++;    
               if(shareVar==5){    
                  try{    
                       this.wait(); //(4)    
                     }    
                   catch(InterruptedException e){}    
                }    
          }    
     }    
       if(shareVar!=0){    
       System.out.print(Thread.currentThread().getName());    
        System.out.println(" shareVar = " + shareVar);    
         this.notify(); //(5)    
       }    
     }    
  }    
    public class TestThread{    
    public static void main(String[] args){    
    TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");    
     TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");    
     t1.start(); //(1)    
      //t1.start(); (2)    
    t2.start(); //(3)    
  }    
}   
class TestThreadMethod extends Thread{
      public static int shareVar = 0;
      public TestThreadMethod(String name){
          super(name);
      }
      public synchronized void run(){
          if(shareVar==0){
           for(int i=0; i<10; i++){
               shareVar++;
               if(shareVar==5){
                  try{
                       this.wait(); //(4)
                     }
                   catch(InterruptedException e){}
                }
          }
     }
       if(shareVar!=0){
       System.out.print(Thread.currentThread().getName());
        System.out.println(" shareVar = " + shareVar);
         this.notify(); //(5)
       }
     }
  }
    public class TestThread{
    public static void main(String[] args){
    TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
     TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
     t1.start(); //(1)
      //t1.start(); (2)
    t2.start(); //(3)
  }
}
运行结果为:
t2 shareVar = 5
因为t1和t2是两个不同对象,所以线程t2调用代码(5)不能唤起线程t1。如果去掉代码(2)的注释,并注释掉代码(3),结果为:
t1 shareVar = 5
t1 shareVar = 10
这是因为,当代码(1)的线程执行到代码(4)时,它进入停滞状态,并释放对象的锁状态。接着,代码(2)的线程执行run(),由于此时shareVar 值为5,所以执行打印语句并调用代码(5)使代码(1)的线程进入可执行状态,然后代码(2)的线程结束。当代码(1)的线程重新执行后,它接着执行 for()循环一直到shareVar=10,然后打印shareVar。

3.2 wait()、notify()和synchronized
wait() 和notify()因为会对对象的“锁标志”进行操作,所以它们必须在synchronized函数或synchronized block中进行调用。如果在non-synchronized函数或non-synchronized block中进行调用,虽然能编译通过,但在运行时会发生 IllegalMonitorStateException的异常。
例18:
Java代码 
class TestThreadMethod extends Thread{    
      public int shareVar = 0;    
      public TestThreadMethod(String name){    
           super(name);    
            new Notifier(this);    
       }    
      public synchronized void run(){    
          if(shareVar==0){    
             for(int i=0; i<5; i++){    
                shareVar++;    
                System.out.println("i = " + shareVar);    
               try{    
                    System.out.println("wait......");    
                   this.wait();    
                  }    
               catch(InterruptedException e){}    
                }    
           }    
          }    
       }    
   class Notifier extends Thread{    
       private TestThreadMethod ttm;    
       Notifier(TestThreadMethod t){    
       ttm = t;    
       start();    
         }    
   public void run(){    
    while(true){    
      try{    
        sleep(2000);    
       }    
   catch(InterruptedException e){}    
/*1 要同步的不是当前对象的做法 */   
      synchronized(ttm){    
         System.out.println("notify......");    
          ttm.notify();    
         }    
       }    
    }    
  }    
     public class TestThread{    
       public static void main(String[] args){    
      TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");    
      t1.start();    
   }    
}   
class TestThreadMethod extends Thread{
      public int shareVar = 0;
      public TestThreadMethod(String name){
           super(name);
            new Notifier(this);
       }
      public synchronized void run(){
          if(shareVar==0){
             for(int i=0; i<5; i++){
                shareVar++;
                System.out.println("i = " + shareVar);
               try{
                    System.out.println("wait......");
                   this.wait();
                  }
               catch(InterruptedException e){}
                }
           }
          }
       }
   class Notifier extends Thread{
       private TestThreadMethod ttm;
       Notifier(TestThreadMethod t){
       ttm = t;
       start();
         }
   public void run(){
    while(true){
      try{
        sleep(2000);
       }
   catch(InterruptedException e){}
/*1 要同步的不是当前对象的做法 */
      synchronized(ttm){
         System.out.println("notify......");
          ttm.notify();
         }
       }
    }
  }
     public class TestThread{
       public static void main(String[] args){
      TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
      t1.start();
   }
}


运行结果为:
i = 1
wait......
notify......
i = 2
wait......
notify......
i = 3
wait......
notify......
i = 4
wait......
notify......
i = 5
wait......
notify......

4. wait()、notify()、notifyAll()和suspend()、resume()、sleep()的讨论
4.1 这两组函数的区别
  • 1) wait()使当前线程进入停滞状态时,还会释放当前线程所占有的“锁标志”,从而使线程对象中的synchronized资源可被对象中别的线程使用;而suspend()和sleep()使当前线程进入停滞状态时不会释放当前线程所占有的“锁标志”。
  • 2) 前一组函数必须在synchronized函数或synchronized block中调用,否则在运行时会产生错误;而后一组函数可以non-synchronized函数和synchronized block中调用。

4.2 这两组函数的取舍
Java2已不建议使用后一组函数。因为在调用wait()时不会释放当前线程所取得的“锁标志”,这样很容易造成“死锁”。
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