JAVA专题技术综述之线程篇

【 tulaoshi.com - 编程语言 】

编写具有多线程能力的程序经常会用到的方法有：

run(),start(),wait(),notify(),notifyAll(),sleep(),yield(),join()

还有一个重要的关键字：synchronized

本文将对以上内容进行讲解。

一：run()和start()

示例1：

public class ThreadTest extends Thread
{
public void run()
{
for(int i=0;i 10;i++)
{
System.out.print(" " + i);
}
}
public static void main(String[] args)
{
new ThreadTest().start();
new ThreadTest().start();
}
}
这是个简单的多线程程序。run()和start()是大家都很熟悉的两个方法。把希望并行处理的代码都放在run()中；stat()用于自动调用run()，这是JAVA的内在机制规定的。并且run()的访问控制符必须是public，返回值必须是void（这种说法不准确，run()没有返回值），run()不带参数。

这些规定想必大家都早已知道了，但你是否清楚为什么run方法必须声明成这样的形式？这涉及到JAVA的方法覆盖和重载的规定。这些内容很重要，请读者参考相关资料。

二：关键字synchronized

有了synchronized关键字，多线程程序的运行结果将变得可以控制。synchronized关键字用于保护共享数据。请大家注意"共享数据"，你一定要分清哪些数据是共享数据，JAVA是面向对象的程序设计语言，所以初学者在编写多线程程序时，容易分不清哪些数据是共享数据。请看下面的例子：

示例2：

public class ThreadTest implements Runnable
{

public synchronized void run()
{
for(int i=0;i 10;i++)
{
System.out.print(" " + i);
}
}
public static void main(String[] args)
{
Runnable r1 = new ThreadTest();
Runnable r2 = new ThreadTest();
Thread t1 = new Thread(r1);
Thread t2 = new Thread(r2);
t1.start();
t2.start();
}
}
在这个程序中，run()被加上了synchronized关键字。在main方法中创建了两个线程。你可能会认为此程序的运行结果一定为：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9。但你错了！这个程序中synchronized关键字保护的不是共享数据（其实在这个程序中synchronized关键字没有起到任何作用，此程序的运行结果是不可预先确定的）。这个程序中的t1,t2是两个对象（r1,r2）的线程。JAVA是面向对象的程序设计语言，不同的对象的数据是不同的，r1,r2有各自的run()方法，而synchronized使同一个对象的多个线程，在某个时刻只有其中的一个线程可以访问这个对象的synchronized数据。每个对象都有一个"锁标志"，当这个对象的一个线程访问这个对象的某个synchronized数据时，这个对象的所有被synchronized修饰的数据将被上锁（因为"锁标志"被当前线程拿走了），只有当前线程访问完它要访问的synchronized数据时，当前线程才会释放"锁标志"，这样同一个对象的其它线程才有机会访问synchronized数据。

示例3：

public class ThreadTest implements Runnable
{
public synchronized void run()
{
for(int i=0;i 10;i++)
{
System.out.print(" " + i);
}
}
public static void main(String[] args)
{
Runnable r = new ThreadTest();
Thread t1 = new Thread(r);
Thread t2 = new Thread(r);
t1.start();

t2.start();
}
}
如果你运行1000次这个程序，它的输出结果也一定每次都是：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9。因为这里的synchronized保护的是共享数据。t1,t2是同一个对象（r）的两个线程，当其中的一个线程（例如：t1）开始执行run()方法时，由于run()受synchronized保护，所以同一个对象的其他线程（t2）无法访问synchronized方法（run方法）。只有当t1执行完后t2才有机会执行。

示例4：

public class ThreadTest implements Runnable
{
public void run()
{
synchronized(this)
{
for(int i=0;i 10;i++)
{
System.out.print(" " + i);
}
}
}
public static void main(String[] args)
{
Runnable r = new ThreadTest();
Thread t1 = new Thread(r);
Thread t2 = new Thread(r);
t1.start();
t2.start();
}
}
这个程序与示例3的运行结果一样。在可能的情况下，应该把保护范围缩到最小，可以用示例4的形式，this代表"这个对象"。没有必要把整个run()保护起来，run()中的代码只有一个for循环，所以只要保护for循环就可以了。

示例5：

public class ThreadTest implements Runnable
{
public void run()
{
for(int k=0;k 5;k++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " : for loop : " + k);

}
synchronized(this)
{
for(int k=0;k 5;k++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " : synchronized for loop : " + k);
}
}
}
public static void main(String[] args)
{
Runnable r = new ThreadTest();
Thread t1 = new Thread(r,"t1_name");
Thread t2 = new Thread(r,"t2_name");
t1.start();
t2.start();
}
}
运行结果： t1_name : for loop : 0
t1_name : for loop : 1
t1_name : for loop : 2
t2_name : for loop : 0
t1_name : for loop : 3
t2_name : for loop : 1
t1_name : for loop : 4
t2_name : for loop : 2
t1_name : synchronized for loop : 0
t2_name : for loop : 3
t1_name : synchronized for loop : 1
t2_name : for loop : 4
t1_name : synchronized for loop : 2
t1_name : synchronized for loop : 3
t1_name : synchronized for loop : 4
t2_name : synchronized for loop : 0
t2_name : synchronized for loop : 1
t2_name : synchronized for loop : 2
t2_name : synchronized for loop : 3
t2_name : synchronized for loop : 4
第一个for循环没有受synchronized保护。对于第一个for循环，t1,t2可以同时访问。运行结果表明t1执行到了k=2时，t2开始执行了。t1首先执行完了第一个for循环，此时还没有执行完第一个for循环（t2刚执行到k=2）。t1开始执行第二个for循环，当t1的第二个for循环执行到k=1时，t2的第一个for循环执行完了。t2想开始执行第二个for循环，但由于t1首先执行了第二个for循环，这个对象的锁标志自然在t1手中（synchronized方法的执行权也就落到了t1手中），在t1没执行完第二个for循环的时候，它是不会释放锁标志的。所以t2必须等到t1执行完第二个for循环后，它才可以执行第二个for循环。
三：sleep()

示例6：

public class ThreadTest implements Runnable
{
public void run()
{
for(int k=0;k 5;k++)
{
if(k == 2)
{
try
{
Thread.currentThread().sleep(5000);
}
catch(Exception e)
{}
}
System.out.print(" " + k);
}
}
public static void main(String[] args)
{
Runnable r = new ThreadTest();
Thread t = new Thread(r);
t.start();
}
}
sleep方法会使当前的线程暂停执行一定时间（给其它线程运行机会）。读者可以运行示例6，看看结果就明白了。sleep方法会抛出异常，必须提供捕获代码。

示例7：

public class ThreadTest implements Runnable
{
public void run()
{

for(int k=0;k 5;k++)
{
if(k == 2)
{
try
{
Thread.currentThread().sleep(5000);
}
catch(Exception e)
{}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " : " + k);
}
}
public static void main(String[] args)
{
Runnable r = new ThreadTest();
Thread t1 = new Thread(r,"t1_name");
Thread t2 = new Thread(r,"t2_name");
t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
t1.start();
t2.start();
}
}
t1被设置了最高的优先级，t2被设置了最低的优先级。t1不执行完，t2就没有机会执行。但由于t1在执行的中途休息了5秒中，这使得t2就有机会执行了。读者可以运行这个程序试试看。

示例8：

public class ThreadTest implements Runnable
{
public synchronized void run()
{
for(int k=0;k 5;k++)
{
if(k == 2)
{
try
{
Thread.currentThread().sleep(5000);
}
catch(Exception e)
{}

}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " : " + k);
}
}
public static void main(String[] args)
{
Runnable r = new ThreadTest();
Thread t1 = new Thread(r,"t1_name");
Thread t2 = new Thread(r,"t2_name");
t1.start();
t2.start();
}
}
请读者首先运行示例8程序，从运行结果上看：一个线程在sleep的时候，并不会释放这个对象的锁标志。

四