Java多线程2

 1 // 开始线程  
 2 public void start( );  
 3 public void run( );  
 4  
 5 // 挂起和唤醒线程  
 6 public void resume( );     // 不建议使用  
 7 public void suspend( );    // 不建议使用  
 8 public static void sleep(long millis);  
 9 public static void sleep(long millis, int nanos);  
10  
11 // 终止线程  
12 public void stop( );       // 不建议使用  
13 public void interrupt( );  
14  
15 // 得到线程状态  
16 public boolean isAlive( );  
17 public boolean isInterrupted( );  
18 public static boolean interrupted( );  
19  
20 // join方法  
21 public void join( ) throws InterruptedException;

 1 public class JoinThread extends Thread
 2 {
 3     public static int n = 0;
 4 
 5     static synchronized void inc()
 6     {
 7         n++;
 8     }
 9 
10     public void run()
11     {
12         for (int i = 0; i < 10; i++)
13             try
14             {
15                 inc();
16                 sleep(3); // 为了使运行结果更随机，延迟3毫秒
17 
18             } catch (Exception e)
19             {
20             }
21     }
22 
23     public static void main(String[] args) throws Exception
24     {
25 
26         Thread threads[] = new Thread[100];
27         for (int i = 0; i < threads.length; i++)
28             // 建立100个线程
29             threads[i] = new JoinThread();
30         for (int i = 0; i < threads.length; i++)
31             // 运行刚才建立的100个线程
32             threads[i].start();
33         if (args.length > 0)
34             for (int i = 0; i < threads.length; i++)
35                 // 100个线程都执行完后继续
36                 threads[i].join();
37         System.out.println("n=" + JoinThread.n);
38     }
39 }

 1 package mythread;
 2 
 3 public class JoinThread extends Thread
 4 {
 5     public static int n = 0;
 6 
 7     public static synchronized void inc()
 8     {
 9         n++;
10     }
11 
12     public void run()
13     {
14         for (int i = 0; i < 10; i++)
15             try
16             {
17                 inc(); // n = n + 1 改成了 inc();
18                 sleep(3); // 为了使运行结果更随机，延迟3毫秒
19             } catch (Exception e)
20             {
21             }
22     }
23 
24     public static void main(String[] args) throws Exception
25     {
26         Thread threads[] = new Thread[100];
27         for (int i = 0; i < threads.length; i++)
28             // 建立100个线程
29             threads[i] = new JoinThread();
30         for (int i = 0; i < threads.length; i++)
31             // 运行刚才建立的100个线程
32             threads[i].start();
33         for (int i = 0; i < threads.length; i++)
34             // 100个线程都执行完后继续
35             threads[i].join();
36         System.out.println("n=" + JoinThread.n);
37     }
38 
39 }

 1 class Data
 2 {
 3     public int value = 0;
 4 }
 5 
 6 class Work
 7 {
 8     public void process(Data data, Integer... numbers)
 9     {
10         for (int n : numbers)
11         {
12             data.value += n;
13         }
14     }
15 }
16 
17 public class MyThread3 extends Thread
18 {
19     private Work work;
20 
21     public MyThread3(Work work)
22     {
23         this.work = work;
24     }
25 
26     public void run()
27     {
28         java.util.Random random = new java.util.Random();
29         Data data = new Data();
30         int n1 = random.nextInt(1000);
31         int n2 = random.nextInt(2000);
32         int n3 = random.nextInt(3000);
33         work.process(data, n1, n2, n3); // 使用回调函数
34         System.out.println(String.valueOf(n1) + "+" + String.valueOf(n2) + "+"
35                 + String.valueOf(n3) + "=" + data.value);
36     }
37 
38     public static void main(String[] args)
39     {
40         Thread thread = new MyThread3(new Work());
41         thread.start();
42     }
43 }

 1 package mythread;  
 2  
 3 public class MyThread2 implements Runnable  
 4 {  
 5     private String name;  
 6  
 7     public void setName(String name)  
 8     {  
 9         this.name = name;  
10     }  
11     public void run()  
12     {  
13         System.out.println("hello " + name);  
14     }  
15     public static void main(String[] args)  
16     {  
17         MyThread2 myThread = new MyThread2();  
18         myThread.setName("world");  
19         Thread thread = new Thread(myThread);  
20         thread.start();  
21     }  
22 } 

 1 class Data
 2 {
 3     public int value = 0;
 4 }
 5 
 6 class Work
 7 {
 8     public void process(Data data, Integer... numbers)
 9     {
10         for (int n : numbers)
11         {
12             data.value += n;
13         }
14     }
15 }
16 
17 public class MyThread3 extends Thread
18 {
19     private Work work;
20 
21     public MyThread3(Work work)
22     {
23         this.work = work;
24     }
25 
26     public void run()
27     {
28         java.util.Random random = new java.util.Random();
29         Data data = new Data();
30         int n1 = random.nextInt(1000);
31         int n2 = random.nextInt(2000);
32         int n3 = random.nextInt(3000);
33         work.process(data, n1, n2, n3); // 使用回调函数
34         System.out.println(String.valueOf(n1) + "+" + String.valueOf(n2) + "+"
35                 + String.valueOf(n3) + "=" + data.value);
36     }
37 
38     public static void main(String[] args)
39     {
40         Thread thread = new MyThread3(new Work());
41         thread.start();
42     }
43 }

要想解决“脏数据”的问题，最简单的方法就是使用synchronized关键字来使run方法同步，代码如下：

public synchronized void run() 
{ 
      
}
从上面的代码可以看出，只要在void和public之间加上synchronized关键字，就可以使run方法同步，也就是说，对于同一个Java类的对象实例，run方法同时只能被一个线程调用，并当前的run执行完后，才能被其他的线程调用。即使当前线程执行到了run方法中的yield方法，也只是暂停了一下。由于其他线程无法执行run方法，因此，最终还是会由当前的线程来继续执行。先看看下面的代码：

sychronized关键字只和一个对象实例绑定

 1 class Test  
 2 {  
 3       public synchronized void method()  
 4      {  
 5             
 6      }  
 7 }  
 8    
 9 public class Sync implements Runnable  
10 {  
11      private Test test;  
12      public void run()  
13      {  
14           test.method();  
15      }  
16      public Sync(Test test)  
17      {  
18          this.test = test;  
19      }  
20      public static void main(String[] args) throws Exception  
21      {  
22          Test test1 =  new Test();  
23          Test test2 =  new Test();  
24          Sync sync1 = new Sync(test1);  
25          Sync sync2 = new Sync(test2);  
26          new Thread(sync1).start();  
27          new Thread(sync2).start();   
28      }  
29  } 

在Test类中的method方法是同步的。但上面的代码建立了两个Test类的实例，因此，test1和test2的method方法是分别执行的。要想让method同步，必须在建立Sync类的实例时向它的构造方法中传入同一个Test类的实例，如下面的代码所示：

Sync sync1 = new Sync(test1);     不仅可以使用synchronized来同步非静态方法，也可以使用synchronized来同步静态方法。如可以按如下方式来定义method方法：

class Test  
{ 
    public static synchronized void method() {   } 
}
建立Test类的对象实例如下：

Test test = new Test();
对于静态方法来说，只要加上了synchronized关键字，这个方法就是同步的，无论是使用test.method()，还是使用Test.method()来调用method方法，method都是同步的，并不存在非静态方法的多个实例的问题。

在23种设计模式中的单件（Singleton）模式如果按传统的方法设计，也是线程不安全的，下面的代码是一个线程不安全的单件模式。

 1 package test;  
 2  
 3 // 线程安全的Singleton模式  
 4 class Singleton  
 5 {  
 6     private static Singleton sample;  
 7  
 8     private Singleton()  
 9     {  
10     }  
11     public static Singleton getInstance()  
12     {  
13         if (sample == null)  
14         {  
15             Thread.yield(); // 为了放大Singleton模式的线程不安全性  
16             sample = new Singleton();  
17         }  
18         return sample;  
19     }  
20 }  
21 public class MyThread extends Thread  
22 {  
23     public void run()  
24     {  
25         Singleton singleton = Singleton.getInstance();  
26         System.out.println(singleton.hashCode());  
27     }  
28     public static void main(String[] args)  
29     {  
30         Thread threads[] = new Thread[5];  
31         for (int i = 0; i < threads.length; i++)  
32             threads[i] = new MyThread();  
33         for (int i = 0; i < threads.length; i++)  
34             threads[i].start();  
35     }  
36 }  

在上面的代码调用yield方法是为了使单件模式的线程不安全性表现出来，如果将这行去掉，上面的实现仍然是线程不安全的，只是出现的可能性小得多。

程序的运行结果如下：

25358555
26399554
7051261
29855319
5383406

上面的运行结果可能在不同的运行环境上有所有同，但一般这五行输出不会完全相同。从这个输出结果可以看出，通过getInstance方法得到的对象实例是五个，而不是我们期望的一个。这是因为当一个线程执行了Thread.yield()后，就将CPU资源交给了另外一个线程。由于在线程之间切换时并未执行到创建Singleton对象实例的语句，因此，这几个线程都通过了if判断，所以，就会产生了建立五个对象实例的情况（可能创建的是四个或三个对象实例，这取决于有多少个线程在创建Singleton对象之前通过了if判断，每次运行时可能结果会不一样）。

要想使上面的单件模式变成线程安全的，只要为getInstance加上synchronized关键字即可。代码如下：

public static synchronized Singleton getInstance() {   }
当然，还有更简单的方法，就是在定义Singleton变量时就建立Singleton对象，代码如下：

private static final Singleton sample = new Singleton();
然后在getInstance方法中直接将sample返回即可。这种方式虽然简单，但不知在getInstance方法中创建Singleton对象灵活。读者可以根据具体的需求选择使用不同的方法来实现单件模式。

在使用synchronized关键字时有以下四点需要注意：

1.  synchronized关键字不能继承。

虽然可以使用synchronized来定义方法，但synchronized并不属于方法定义的一部分，因此，synchronized关键字不能被继承。如果在父类中的某个方法使用了synchronized关键字，而在子类中覆盖了这个方法，在子类中的这个方法默认情况下并不是同步的，而必须显式地在子类的这个方法中加上synchronized关键字才可以。当然，还可以在子类方法中调用父类中相应的方法，这样虽然子类中的方法不是同步的，但子类调用了父类的同步方法，因此，子类的方法也就相当于同步了。这两种方式的例子代码如下：

在子类方法中加上synchronized关键字

class Parent 
{ 
    public synchronized void method() {   } 
} 
class Child extends Parent 
{ 
    public synchronized void method() {   } 
}
在子类方法中调用父类的同步方法

class Parent 
{ 
    public synchronized void method() {   } 
} 
class Child extends Parent 
{ 
    public void method() { super.method();   } 
}
2.  在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。

3.  构造方法不能使用synchronized关键字，但可以使用下节要讨论的synchronized块来进行同步。

4.  synchronized可以自由放置。

在前面的例子中使用都是将synchronized关键字放在方法的返回类型前面。但这并不是synchronized可放置唯一位置。在非静态方法中，synchronized还可以放在方法定义的最前面，在静态方法中，synchronized可以放在static的前面，代码如下：

public synchronized void method(); 
synchronized public void method(); 
public static synchronized void method(); 
public synchronized static void method(); 
synchronized public static void method();
但要注意，synchronized不能放在方法返回类型的后面，如下面的代码是错误的：

public void synchronized method(); 
public static void synchronized method();
synchronized关键字只能用来同步方法，不能用来同步类变量，如下面的代码也是错误的。

public synchronized int n = 0; 
public static synchronized int n = 0;
虽然使用synchronized关键字同步方法是最安全的同步方式，但大量使用synchronized关键字会造成不必要的资源消耗以及性能损失。虽然从表面上看synchronized锁定的是一个方法，但实际上synchronized锁定的是一个类。也就是说，如果在非静态方法method1和method2定义时都使用了synchronized，在method1未执行完之前，method2是不能执行的。静态方法和非静态方法的情况类似。但静态和非静态方法不会互相影响。看看如下的代码：

 1 package test;  
 2  
 3 public class MyThread1 extends Thread  
 4 {  
 5     public String methodName;  
 6  
 7     public static void method(String s)  
 8     {  
 9         System.out.println(s);  
10         while (true)  
11             ;  
12     }  
13     public synchronized void method1()  
14     {  
15         method("非静态的method1方法");  
16     }  
17     public synchronized void method2()  
18     {  
19         method("非静态的method2方法");  
20     }  
21     public static synchronized void method3()  
22     {  
23         method("静态的method3方法");  
24     }  
25     public static synchronized void method4()  
26     {  
27         method("静态的method4方法");  
28     }  
29     public void run()  
30     {  
31         try 
32         {  
33             getClass().getMethod(methodName).invoke(this);  
34         }  
35         catch (Exception e)  
36         {  
37         }  
38     }  
39     public static void main(String[] args) throws Exception  
40     {  
41         MyThread1 myThread1 = new MyThread1();  
42         for (int i = 1; i <= 4; i++)  
43         {  
44             myThread1.methodName = "method" + String.valueOf(i);  
45             new Thread(myThread1).start();  
46             sleep(100);  
47         }  
48     }  
49 }  

运行结果如下：

非静态的method1方法
静态的method3方法

从上面的运行结果可以看出，method2和method4在method1和method3未结束之前不能运行。因此，我们可以得出一个结论，如果在类中使用synchronized关键字来定义非静态方法，那将影响这个中的所有使用synchronized关键字定义的非静态方法。如果定义的是静态方法，那么将影响类中所有使用synchronized关键字定义的静态方法。这有点象数据表中的表锁，当修改一条记录时，系统就将整个表都锁住了，因此，大量使用这种同步方式会使程序的性能大幅度下降。

我们可以通过synchronized块来同步特定的静态或非静态方法。要想实现这种需求必须为这些特性的方法定义一个类变量，然后将这些方法的代码用synchronized块括起来，并将这个类变量作为参数传入synchronized块。下面的代码演示了如何同步特定的类方法：

 1 package mythread;  
 2  
 3 public class SyncThread extends Thread  
 4 {  
 5     private static String sync = "";  
 6     private String methodType = "";  
 7  
 8     private static void method(String s)  
 9     {  
10         synchronized (sync)  
11         {  
12             sync = s;  
13             System.out.println(s);  
14             while (true);  
15         }  
16     }  
17     public void method1()  
18     {  
19         method("method1");  
20     }  
21     public static void staticMethod1()  
22     {  
23         method("staticMethod1");  
24     }  
25     public void run()  
26     {  
27         if (methodType.equals("static"))  
28             staticMethod1();  
29         else if (methodType.equals("nonstatic"))  
30             method1();  
31     }  
32     public SyncThread(String methodType)  
33     {  
34         this.methodType = methodType;  
35     }  
36     public static void main(String[] args) throws Exception  
37     {  
38         SyncThread sample1 = new SyncThread("nonstatic");  
39         SyncThread sample2 = new SyncThread("static");  
40         sample1.start();  
41         sample2.start();  
42     }  
43 } 

运行结果如下：

method1
staticMethod1

看到上面的运行结果很多读者可能感到惊奇。在上面的代码中method1和staticMethod1方法使用了静态字符串变量sync进行同步。这两个方法只能有一个同时执行，而这两个方法都会执行014行的无限循环语句。因此，输出结果只能是method1和staticMethod1其中之一。但这个程序将这两个字符串都输出了。

出现这种结果的愿意很简单，我们看一下012行就知道了。原来在这一行将sync的值改变了。在这里要说一下Java中的String类型。String类型和Java中其他的复杂类型不同。在使用String型变量时，只要给这个变量赋一次值，Java就会创建个新的String类型的实例。如下面的代码所示：

String s = "hello"; 
System.out.println(s.hashCode()); 
s = "world"; 
System.out.println(s.hashCode());  
在上面的代码中。第一个s和再次赋值后的s的hashCode的值是不一样的。由于创建String类的实例并不需要使用new，因此，在同步String类型的变量时要注意不要给这个变量赋值，否则会使变量无法同步。

由于在013行已经为sync创建了一个新的实例，假设method1先执行，当method1方法执行了013行的代码后，sync的值就已经不是最初那个值了，而method1方法锁定的仍然是sync变量最初的那个值。而在这时，staticMethod1正好执行到synchronized(sync)，在staticMethod1方法中要锁定的这个sync和method1方法锁定的sync已经不是一个了，因此，这两个方法的同步性已经被破坏了。

解决以上问题的方法当然是将013行去掉。在本例中加上这行，只是为了说明使用类变量来同步方法时如果在synchronized块中将同步变量的值改变，就会破坏方法之间的同步。为了彻底避免这种情况发生，在定义同步变量时可以使用final关键字。如将上面的程序中的005行可改成如下形式：

private final static String sync = ""; 
使用final关键字后，sync只能在定义时为其赋值，并且以后不能再修改。如果在程序的其他地方给sync赋了值，程序就无法编译通过。在Eclipse等开发工具中，会直接在错误的地方给出提示。

我们可以从两个角度来理解synchronized块。如果从类方法的角度来理解，可以通过类变量来同步相应的方法。如果从类变量的角度来理解，可以使用synchronized块来保证某个类变量同时只能被一个方法访问。不管从哪个角度来理解，它们的实质都是一样的，就是利用类变量来获得同步锁，通过同步锁的互斥性来实现同步。

注意：在使用synchronized块时应注意，synchronized块只能使用对象作为它的参数。如果是简单类型的变量(如int、char、boolean等)，不能使用synchronized来同步。