Java进击（四）线程
一、线程、进程、多线程 概念
首先明白线程是什么？线程是一个程序内部的顺序控制流。线程经常和进程搞混，进程是一次程序的执行；线程可以看成是轻量级的进程。多进程：在操作系统中可能同时运行多个任务；多线程：在同一应用程序中有多个顺序流同时执行。
二、线程创建和启动
Java的线程是通过java.lang.Thread类实现的。每个线程都是通过某个特定Thread对象所对应的方法run（）来完成其操作的，方法run（）成为线程体。通过调用Thread类的start（）方法来启动一个线程。
有两种方式创建新的线程：
第一种：实现接口
（1）定义线程类实现Runnable接口
（2）Thread myThread = new Thread（target）
（3）runnable中只有一个方法：publicvoid run（）定义线程运行体
（4）使用Runnable接口可以为多个线程提供共享的数据
（5）在实现Runnable接口的类的run方法定义中可以使用Thread的静态方法：public static Thread currentThread()获取当前线程的引用
例子：
public class RunnableDemo{
public static void main(String[] args){
//只创建一个实现Runnable接口类的对象
TestThread threadobj = new TestThread();
System.out.println("Starting threads");
//只用一个Runnable类型对象为参数创建三个新线程
new Thread(threadobj,"Thread1").start();
new Thread(threadobj,"Thread2").start();
new Thread(threadobj,"Thread3").start();
System.out.println("Threads started,main ends\n");
}
}
class TestThread implements Runnable{
private int sleepTime;
//构造函数
public TestThread(){
//获取随机休息时间
sleepTime=(int)(Math.random()*6000);
}
public void run(){
try{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"going to sleep for"+sleepTime);
Thread.sleep(sleepTime);
}catch(InterruptedException exception){
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"finished");
}
}
运行结果：
第二种：继承
（1）可以定义一个Thread的子类并重写run方法：
class MyThread extends Thread｛
public void run（）｛…｝
｝
（2）然后生成该类的对象：
MyThread myThread=newsMyThread（…）
例子：
public class ExtendsDemo{
public static void main(String[] args){
//创建并命名每个线程
TestThread thread1=new TestThread("thread1");
TestThread thread2=new TestThread("thread2");
TestThread thread3=new TestThread("thread3");
System.out.println("Starting threads");
//启动线程
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
System.out.println("Threads started,main ends\n");
}
}
class TestThread extends Thread{
private int sleepTime;
//构造函数
public TestThread(String name)
{
super(name);
sleepTime=(int)(Math.random()*6000);
}
public void run(){
try{
System.out.println(getName()+"going to sleep for"+sleepTime);
Thread.sleep(sleepTime);
}catch(InterruptedException exception){
}
System.out.println(getName()+"finished");
}
}
运行结果：
通过以上两种方法都可以创建线程，那么这两种方法有什么特点，我们分析一下：通过以上两个例子，通过运行结果我们看到实现Runnable接口方法创建的线程可以共享一个资源sleepTime，而继承Thread方法创建的线程没有共享一个资源，虽然执行的是相同的代码，但彼此相互独立，且各自拥有自己的资源，互不干扰。(需要注意一个子类只能继承一个父类，但是可以实现多个接口)
优缺点：
采用继承Thread类方式：
（1）优点：编写简单，如果需要访问当前线程，无需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this，即可获得当前线程。
（2）缺点：因为线程类已经继承了Thread类，所以不能再继承其他的父类。
采用实现Runnable接口方式：
（1）优点：线程类只是实现了Runable接口，还可以继承其他的类。在这种方式下，可以多个线程共享同一个目标(target)对象，所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况，从而可以将CPU代码和数据分开，形成清晰的模型，较好地体现了面向对象的思想。
（2）缺点：编程稍微复杂，如果需要访问当前线程，必须使用Thread.currentThread()方法。
在实际应用中根据情况选择合适的方法。
三、生产者--消费者
现实中我们经常会遇到很多有趣的情况：同时运行的几个线程需要共享一些数据，并且要考虑到彼此的状态和动作。比如在一个线程对共享数据进行操作时，在没完成相关操作之前，不允许其他线程打断，否则会破坏数据的完整性。也就是说，被多个线程共享的数据在同一时刻只运行一个线程处于操作之中，这就是同步控制中的一个问题——线程间的互斥。
我们模拟存票售票的例子感受一下：
public class SaveSellTickets{
public static void main(String[] args){
Tickets t =new Tickets(10);
new Producer(t).start();
new Consumer(t).start();
}
}
class Tickets{
int number=0;
int size;
boolean available =false;
public Tickets(int size){
this.size=size;
}
}
class Producer extends Thread{
Tickets t = null;
public Producer(Tickets t){
this.t = t;
}
public void run(){
while(t.number<t.size){
System.out.println("Producer puts ticket"+(++t.number));
t.available=true;
}
}
}
class Consumer extends Thread{
Tickets t =null;
int i=0;
public Consumer(Tickets t){
this.t = t;
}
public void run(){
while(i<t.size){
if(t.available ==true && i <= t.number){
System.out.println("Consumer buys ticket"+(++i));
if(i==t.number){
try{
Thread.sleep(5000);}catch(InterruptedException exception){};
t.available =false;
}
}
}
}
}
运行结果：
现在是卖10张票，我们多卖些看看会出现什么情况，多运行几次会发现有时候程序就陷入死机了，为什么？仔细想想，如果程序运行到t.available=false之前，cpu切换到执行存票程序，存票将available置为true，但再次切换到售票之后，售票线程执行t.available=false，则由于售票序号大于总票数，且存票结束不再重置为true，那么程序陷入死循环。那么如何避免这种意外呢？
在java中，利用“锁旗标”可以实现线程间的互斥操作。看看如何修改代码：
最终优化，将两个需要互斥的方法放在Tickets类中实现：
public class NewTickets{
public static void main (String[] args){
Tickets t = new Tickets(10);
new Producer(t).start();
new Consumer(t).start();
}
}
class Tickets{
int number=0;
int size;
int i = 0;
boolean available =false;
public Tickets(int size){
this.size=size;
}
public synchronized void put(){
System.out.println("Producer puts ticket"+(++number));
available=true;
}
public synchronized void sell(){
if(available == true && i <=number)
System.out.println("Consumer buys ticket"+(++i));
if(i ==number) available=false;
}
}
class Producer extends Thread{
Tickets t=null;
public Producer(Tickets t){
this.t=t;
}
public void run(){
while(t.number<t.size)
t.put();
}
}
class Consumer extends Thread{
Tickets t=null;
public Consumer(Tickets t){
this.t=t;
}
public void run(){
while(t.i<t.size)
t.sell();
}
}
四、线程间通信
当线程在继续执行前需要等待一个条件时，仅有 synchronized 关键字是不够的。虽然 synchronized关键字阻止并发更新一个对象，但它没有实现线程间发信。Object 类为此提供了三个函数：wait()、notify() 和 notifyAll()。
还以售票为例子，要求存入一张票就售出一张票，售出后再存入，看代码：
class Tickets{
int number=0;
int size;
int i = 0;
boolean available =false;
public Tickets(int size){
this.size=size;
}
public synchronized void put(){
if(available)//如果还有票剩余则存票等带
try{wait();}catch(Exception e){}
System.out.println("Producer puts ticket"+(++number));
available=true;
notify();//存入后唤醒售票
}
public synchronized void sell(){
if(! available)//如果没有存票则售票等待
try{wait();}catch(Exception e){}
System.out.println("Consumer buys ticket"+(number));
available=false;
notify();//售票后唤醒存票
if(number == size) number=size+1;
}
}
只需修改Tickets类的put和sell方法，结果如下：
五、总结
线程还有很多需要学习的东西，有效利用多线程的关键是理解程序是并发执行而不是串行执行的。比如程序中有两个子系统需要并发执行，这时候就需要利用多线程编程。通过对多线程的使用，可以编写出非常高效的程序。不过值得注意的是，如果创建太多的线程，程序执行的效率实际上是降低了，而不是提升了。在真正应用中，线程还有很多需要注意和思考的地方。
不足之处，敬请指正~~~
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