JAVA專題技術綜述之線程篇
編寫具有多線程能力的程序經常會用到的方法有:
run(),start(),wait(),notify(),notifyAll(),sleep(),yield(),join()
還有一個重要的關鍵字:synchronized
本文將對以上內容進行講解。
一:run()和start()
示例1:
這是個簡單的多線程程序。run()和start()是大家都很熟悉的兩個方法。把希望并行處理的代碼都放在run()中;stat()用于自動調用run(),這是JAVA的內在機制規定的。并且run()的訪問控制符必須是public,返回值必須是void(這種說法不準確,run()沒有返回值),run()不帶參數。
這些規定想必大家都早已知道了,但你是否清楚為什么run方法必須聲明成這樣的形式?這涉及到JAVA的方法覆蓋和重載的規定。這些內容很重要,請讀者參考相關資料。
二:關鍵字synchronized
有了synchronized關鍵字,多線程程序的運行結果將變得可以控制。synchronized關鍵字用于保護共享數據。請大家注意"共享數據",你一定要分清哪些數據是共享數據,JAVA是面向對象的程序設計語言,所以初學者在編寫多線程程序時,容易分不清哪些數據是共享數據。請看下面的例子:
示例2:
在這個程序中,run()被加上了synchronized關鍵字。在main方法中創建了兩個線程。你可能會認為此程序的運行結果一定為:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9。但你錯了!這個程序中synchronized關鍵字保護的不是共享數據(其實在這個程序中synchronized關鍵字沒有起到任何作用,此程序的運行結果是不可預先確定的)。這個程序中的t1,t2是兩個對象(r1,r2)的線程。JAVA是面向對象的程序設計語言,不同的對象的數據是不同的,r1,r2有各自的run()方法,而synchronized使同一個對象的多個線程,在某個時刻只有其中的一個線程可以訪問這個對象的synchronized數據。每個對象都有一個"鎖標志",當這個對象的一個線程訪問這個對象的某個synchronized數據時,這個對象的所有被synchronized修飾的數據將被上鎖(因為"鎖標志"被當前線程拿走了),只有當前線程訪問完它要訪問的synchronized數據時,當前線程才會釋放"鎖標志",這樣同一個對象的其它線程才有機會訪問synchronized數據。
示例3:
如果你運行1000次這個程序,它的輸出結果也一定每次都是:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9。因為這里的synchronized保護的是共享數據。t1,t2是同一個對象(r)的兩個線程,當其中的一個線程(例如:t1)開始執行run()方法時,由于run()受synchronized保護,所以同一個對象的其他線程(t2)無法訪問synchronized方法(run方法)。只有當t1執行完后t2才有機會執行。
示例4:
這個程序與示例3的運行結果一樣。在可能的情況下,應該把保護范圍縮到最小,可以用示例4的形式,this代表"這個對象"。沒有必要把整個run()保護起來,run()中的代碼只有一個for循環,所以只要保護for循環就可以了。
示例5:
第一個for循環沒有受synchronized保護。對于第一個for循環,t1,t2可以同時訪問。運行結果表明t1執行到了k=2時,t2開始執行了。t1首先執行完了第一個for循環,此時還沒有執行完第一個for循環(t2剛執行到k=2)。t1開始執行第二個for循環,當t1的第二個for循環執行到k=1時,t2的第一個for循環執行完了。t2想開始執行第二個for循環,但由于t1首先執行了第二個for循環,這個對象的鎖標志自然在t1手中(synchronized方法的執行權也就落到了t1手中),在t1沒執行完第二個for循環的時候,它是不會釋放鎖標志的。所以t2必須等到t1執行完第二個for循環后,它才可以執行第二個for循環。
run(),start(),wait(),notify(),notifyAll(),sleep(),yield(),join()
還有一個重要的關鍵字:synchronized
本文將對以上內容進行講解。
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(); } } |
這是個簡單的多線程程序。run()和start()是大家都很熟悉的兩個方法。把希望并行處理的代碼都放在run()中;stat()用于自動調用run(),這是JAVA的內在機制規定的。并且run()的訪問控制符必須是public,返回值必須是void(這種說法不準確,run()沒有返回值),run()不帶參數。
這些規定想必大家都早已知道了,但你是否清楚為什么run方法必須聲明成這樣的形式?這涉及到JAVA的方法覆蓋和重載的規定。這些內容很重要,請讀者參考相關資料。
二:關鍵字synchronized
有了synchronized關鍵字,多線程程序的運行結果將變得可以控制。synchronized關鍵字用于保護共享數據。請大家注意"共享數據",你一定要分清哪些數據是共享數據,JAVA是面向對象的程序設計語言,所以初學者在編寫多線程程序時,容易分不清哪些數據是共享數據。請看下面的例子:
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(); } } |
在這個程序中,run()被加上了synchronized關鍵字。在main方法中創建了兩個線程。你可能會認為此程序的運行結果一定為:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9。但你錯了!這個程序中synchronized關鍵字保護的不是共享數據(其實在這個程序中synchronized關鍵字沒有起到任何作用,此程序的運行結果是不可預先確定的)。這個程序中的t1,t2是兩個對象(r1,r2)的線程。JAVA是面向對象的程序設計語言,不同的對象的數據是不同的,r1,r2有各自的run()方法,而synchronized使同一個對象的多個線程,在某個時刻只有其中的一個線程可以訪問這個對象的synchronized數據。每個對象都有一個"鎖標志",當這個對象的一個線程訪問這個對象的某個synchronized數據時,這個對象的所有被synchronized修飾的數據將被上鎖(因為"鎖標志"被當前線程拿走了),只有當前線程訪問完它要訪問的synchronized數據時,當前線程才會釋放"鎖標志",這樣同一個對象的其它線程才有機會訪問synchronized數據。
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(); } } |
如果你運行1000次這個程序,它的輸出結果也一定每次都是:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9。因為這里的synchronized保護的是共享數據。t1,t2是同一個對象(r)的兩個線程,當其中的一個線程(例如:t1)開始執行run()方法時,由于run()受synchronized保護,所以同一個對象的其他線程(t2)無法訪問synchronized方法(run方法)。只有當t1執行完后t2才有機會執行。
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(); } } |
這個程序與示例3的運行結果一樣。在可能的情況下,應該把保護范圍縮到最小,可以用示例4的形式,this代表"這個對象"。沒有必要把整個run()保護起來,run()中的代碼只有一個for循環,所以只要保護for循環就可以了。
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(); } } 運行結果: 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 |
第一個for循環沒有受synchronized保護。對于第一個for循環,t1,t2可以同時訪問。運行結果表明t1執行到了k=2時,t2開始執行了。t1首先執行完了第一個for循環,此時還沒有執行完第一個for循環(t2剛執行到k=2)。t1開始執行第二個for循環,當t1的第二個for循環執行到k=1時,t2的第一個for循環執行完了。t2想開始執行第二個for循環,但由于t1首先執行了第二個for循環,這個對象的鎖標志自然在t1手中(synchronized方法的執行權也就落到了t1手中),在t1沒執行完第二個for循環的時候,它是不會釋放鎖標志的。所以t2必須等到t1執行完第二個for循環后,它才可以執行第二個for循環。