攻克学习多线程时碰到的难题

接触多线程已经不少时间了,也做了不少事情,但是一直觉得用起来不那么顺手,在debug的时候,往往会比较担心在同步上出什么问题,想起"程序员最怕的是自己写的代码"这句话,觉得真是不假.

终于有一天,我觉得是时候把这个问题弄清楚了,所以,我就在网上找相关的内容看,结果竟然是找不到在我这个阶段应该看的,不是太简单,就是一笔带过,不知所云. 废了九牛二虎之力,终于差不多弄清楚了,其中有不少误区,以前认为的和真理相差甚大.想起自己花费的时间,真是觉得有点多,所以把它写出来,一是防止自己以后又会忘掉,二是给像我一样的似懂非懂者留下一点可以参考的东东. 闲话少说,转入正题! --------------------------------- 先从线程的创建说起.线程的创建一共有两种形式: ---------------------------------

一种是继承自Thread类.Thread 类是一个具体的类，即不是抽象类，该类封装了线程的行为。要创建一个线程，程序员必须创建一个从 Thread 类导出的新类。程序员通过覆盖 Thread 的 run() 函数来完成有用的工作。用户并不直接调用此函数；而是通过调用 Thread 的 start() 函数，该函数再调用 run()。

例如:

public class Test extends Thread{

public Test(){ } public static void main(String args[]){ Test t1 = new Test(); Test t2 = new Test(); t1.start(); t2.start(); } public void run(){ //do thread's things } }

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另一种是实现Runnable接口,此接口只有一个函数，run()，此函数必须由实现了此接口的类实现。 例如:

public class Test implements Runnable{

Thread thread1; Thread thread2; public Test(){ thread1 = new Thread(this,"1"); thread2 = new Thread(this,"2"); } public static void main(String args[]){ Test t = new Test(); t.startThreads(); } public void run(){ //do thread's things } public void startThreads(){ thread1.start(); thread2.start(); } }

两种创建方式差别不大,第一种因为继承自Thread,只创建了自身对象,第二种还得创建Thread对象.但是当你想继承某一其它类时,你只能用后一种方式.大多数人偏爱后一种的原因大概也在于此吧.

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下面我们来讲synchronized的4种用法吧:

1.方法声明时使用,放在范围操作符(public等)之后,返回类型声明(void等)之前.这时,线程获得的是成员锁,即一次只能有一个线程进入该方 法,其他线程要想在此时调用该方法,只能排队等候,当前线程(就是在synchronized方法内部的线程)执行完该方法后,别的线程才能进入.

例如:

public synchronized void synMethod() {

//方法体 }

2.对某一代码块使用,synchronized后跟括号,括号里是变量,这样,一次只有一个线程进入该代码块.此时,线程获得的是成员锁.例如:

public int synMethod(int a1){ synchronized(a1) { //一次只能有一个线程进入 } } 3.synchronized后面括号里是一对象,此时,线程获得的是对象锁.例如:

public class MyThread implements Runnable {

public static void main(String args[]) { MyThread mt = new MyThread(); Thread t1 = new Thread(mt, "t1"); Thread t2 = new Thread(mt, "t2"); Thread t3 = new Thread(mt, "t3"); Thread t4 = new Thread(mt, "t4"); Thread t5 = new Thread(mt, "t5"); Thread t6 = new Thread(mt, "t6"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); t5.start(); t6.start(); }

public void run() {

synchronized (this) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } }} 对于3,如果线程进入,则得到当前对象锁,那么别的线程在该类所有对象上的任何操作都不能进行.在对象级使用锁通常是一种比较粗糙的方法。为什么要将整个 对象都上锁，而不允许其他线程短暂地使用对象中其他同步方法来访问共享资源？如果一个对象拥有多个资源，就不需要只为了让一个线程使用其中一部分资源，就 将所有线程都锁在外面。由于每个对象都有锁，可以如下所示使用虚拟对象来上锁：

class FineGrainLock {

MyMemberClass x, y;

Object xlock = new Object(), ylock = new Object();

public void foo() {

synchronized(xlock) { //access x here }

//do something here - but don't use shared resources

synchronized(ylock) {

//access y here } }

public void bar() {

synchronized(this) { //access both x and y here } //do something here - but don't use shared resources } }

4.synchronized后面括号里是类,此时,线程获得的是对象锁.例如:

class ArrayWithLockOrder{

private static long num_locks = 0; private long lock_order; private int[] arr;

public ArrayWithLockOrder(int[] a)

{ arr = a; synchronized(ArrayWithLockOrder.class) {//-----这里 num_locks++; // 锁数加 1。

lock_order = num_locks; // 为此对象实例设置唯一的 lock_order。

} } public long lockOrder() { return lock_order; } public int[] array() { return arr; } }

class SomeClass implements Runnable

{ public int sumArrays(ArrayWithLockOrder a1, ArrayWithLockOrder a2) { int value = 0; ArrayWithLockOrder first = a1; // 保留数组引用的一个 ArrayWithLockOrder last = a2; // 本地副本。 int size = a1.array().length; if (size == a2.array().length) { if (a1.lockOrder() > a2.lockOrder()) // 确定并设置对象的锁定 { // 顺序。 first = a2; last = a1; } synchronized(first) { // 按正确的顺序锁定对象。 synchronized(last) { int[] arr1 = a1.array(); int[] arr2 = a2.array(); for (int i=0; i value += arr1[i] + arr2[i]; } } } return value;

}

public void run() { //... } } 对于4,如果线程进入,则线程在该类中所有操作不能进行,包括静态变量和静态方法,实际上,对于含有静态方法和静态变量的代码块的同步,我们通常用4来加锁.

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下面谈一谈一些常用的方法:

wait(),wait(long),notify(),notifyAll()等方法是当前类的实例方法,

wait()是使持有对象锁的线程释放锁; wait(long)是使持有对象锁的线程释放锁时间为long(毫秒)后,再次获得锁,wait()和wait(0)等价; notify()是唤醒一个正在等待该对象锁的线程,如果等待的线程不止一个,那么被唤醒的线程由jvm确定; notifyAll是唤醒所有正在等待该对象锁的线程. 在这里我也重申一下,我们应该优先使用notifyAll()方法,因为唤醒所有线程比唤醒一个线程更容易让jvm找到最适合被唤醒的线程.

对于上述方法,只有在当前线程中才能使用,否则报运行时错误java.lang.IllegalMonitorStateException: current thread not owner.

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下面,我谈一下synchronized和wait()、notify()等的关系:

其实用生产者/消费者这个例子最好说明他们之间的关系了:

public class test {

public static void main(String args[]) { Semaphore s = new Semaphore(1); Thread t1 = new Thread(s, "producer1"); Thread t2 = new Thread(s, "producer2"); Thread t3 = new Thread(s, "producer3"); Thread t4 = new Thread(s, "consumer1"); Thread t5 = new Thread(s, "consumer2");

Thread t6 = new Thread(s, "consumer3");

t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); t5.start(); t6.start(); } }

class Semaphore

implements Runnable { private int count; public Semaphore(int n) { this.count = n; }

public synchronized void acquire() {

while (count == 0) { try { wait(); } catch (InterruptedException e) { //keep trying } } count--; }

public synchronized void release() {

while (count == 10) { try { wait(); }

catch (InterruptedException e) {

//keep trying } } count++; notifyAll(); //alert a thread that's blocking on this semaphore }

public void run() {

while (true) { if (Thread.currentThread().getName().substring(0,8).equalsIgnoreCase("consumer")) { acquire(); } else if (Thread.currentThread().getName().substring(0,8).equalsIgnoreCase("producer")) { release(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + count); } } } 生产者生产,消费者消费,一般没有冲突,但当库存为0时,消费者要消费是不行的,但当库存为上限(这里是10)时,生产者也不能生产.请好好研读上面的程序,你一定会比以前进步很多.

上面的代码说明了synchronized和wait,notify没有绝对的关系,在synchronized声明的方法、代码块中,你完全可以不用 wait,notify等方法,但是,如果当线程对某一资源存在某种争用的情况下,你必须适时得将线程放入等待或者唤醒.

文章终于写完了,基本上将我学习所得全部写出来了,不过也留下些许遗憾,比如synchronized后是类时的深入的说明及讨论.而且,文章由于自己能力有限,有些地方肯定会有错误,希望看过有何建议和批评,请发帖在下面,我会修正该文.谢谢!

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