考試指導:java多線程設計模式詳解之一

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線程的創(chuàng)建和啟動
    java語言已經(jīng)內(nèi)置了多線程支持,所有實現(xiàn)Runnable接口的類都可被啟動一個新線程,新線程會執(zhí)行該實例的run()方法,當run()方法執(zhí)行完畢后,線程就結束了。一旦一個線程執(zhí)行完畢,這個實例就不能再重新啟動,只能重新生成一個新實例,再啟動一個新線程。
    Thread類是實現(xiàn)了Runnable接口的一個實例,它代表一個線程的實例,并且,啟動線程的方法就是通過Thread類的start()實例方法:
    Thread t = new Thread();
    t.start();
    start()方法是一個native方法,它將啟動一個新線程,并執(zhí)行run()方法。Thread類默認的run()方法什么也不做就退出了。注意:直接調用run()方法并不會啟動一個新線程,它和調用一個普通的java方法沒有什么區(qū)別。
    因此,有兩個方法可以實現(xiàn)自己的線程:
    方法1:自己的類extend Thread,并復寫run()方法,就可以啟動新線程并執(zhí)行自己定義的run()方法。例如:
    public class MyThread extends Thread {
    public run() {
    System.out.println("MyThread.run()");
    }
    }
    在合適的地方啟動線程:new MyThread().start();
    方法2:如果自己的類已經(jīng)extends另一個類,就無法直接extends Thread,此時,必須實現(xiàn)一個Runnable接口:
    public class MyThread extends OtherClass implements Runnable {
    public run() {
    System.out.println("MyThread.run()");
    }
    }
    為了啟動MyThread,需要首先實例化一個Thread,并傳入自己的MyThread實例:
    MyThread myt = new MyThread();
    Thread t = new Thread(myt);
    t.start();
    事實上,當傳入一個Runnable target參數(shù)給Thread后,Thread的run()方法就會調用target.run(),參考JDK源代碼:
    public void run() {
    if (target != null) {
    target.run();
    }
    }
    線程還有一些Name, ThreadGroup, isDaemon等設置,由于和線程設計模式關聯(lián)很少,這里就不多說了。
    線程同步
    由于同一進程內(nèi)的多個線程共享內(nèi)存空間,在Java中,就是共享實例,當多個線程試圖同時修改某個實例的內(nèi)容時,就會造成沖突,因此,線程必須實現(xiàn)共享互斥,使多線程同步。
    最簡單的同步是將一個方法標記為synchronized,對同一個實例來說,任一時刻只能有一個synchronized方法在執(zhí)行。當一個方法正在執(zhí)行某個synchronized方法時,其他線程如果想要執(zhí)行這個實例的任意一個synchronized方法,都必須等待當前執(zhí)行synchronized方法的線程退出此方法后,才能依次執(zhí)行。
    但是,非synchronized方法不受影響,不管當前有沒有執(zhí)行synchronized方法,非synchronized方法都可以被多個線程同時執(zhí)行。
    此外,必須注意,只有同一實例的synchronized方法同一時間只能被一個線程執(zhí)行,不同實例的synchronized方法是可以并發(fā)的。例如,class A定義了synchronized方法sync(),則不同實例a1.sync()和a2.sync()可以同時由兩個線程來執(zhí)行。
    Java鎖機制
    多線程同步的實現(xiàn)最終依賴鎖機制。我們可以想象某一共享資源是一間屋子,每個人都是一個線程。當A希望進入房間時,他必須獲得門鎖,一旦A獲得門鎖,他進去后就立刻將門鎖上,于是B,C,D...就不得不在門外等待,直到A釋放鎖出來后,B,C,D...中的某一人搶到了該鎖(具體搶法依賴于JVM的實現(xiàn),可以先到先得,也可以隨機挑選),然后進屋又將門鎖上。這樣,任一時刻最多有一人在屋內(nèi)(使用共享資源)。
    Java語言規(guī)范內(nèi)置了對多線程的支持。對于Java程序來說,每一個對象實例都有一把“鎖”,一旦某個線程獲得了該鎖,別的線程如果希望獲得該鎖,只能等待這個線程釋放鎖之后。獲得鎖的方法只有一個,就是synchronized關鍵字。例如:
    public class SharedResource {
    private int count = 0;
    public int getCount() { return count; }
    public synchronized void setCount(int count) { this.count = count; }
    }
    同步方法public synchronized void setCount(int count) { this.count = count; } 事實上相當于:
    public void setCount(int count) {
    synchronized(this) { // 在此獲得this鎖
    this.count = count;
    } // 在此釋放this鎖
    }
    紅色部分表示需要同步的代碼段,該區(qū)域為“危險區(qū)域”,如果兩個以上的線程同時執(zhí)行,會引發(fā)沖突,因此,要更改SharedResource的內(nèi)部狀態(tài),必須先獲得SharedResource實例的鎖。
    退出synchronized塊時,線程擁有的鎖自動釋放,于是,別的線程又可以獲取該鎖了。
    為了提高性能,不一定要鎖定this,例如,SharedResource有兩個獨立變化的變量:
    public class SharedResouce {
    private int a = 0;
    private int b = 0;
    public synchronized void setA(int a) { this.a = a; }
    public synchronized void setB(int b) { this.b = b; }