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java专题技术综述之线程篇


  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

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