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[Java教程]02.Java多线程并发库API使用


1.        传统线程技术回顾


继承线程与实现Runnable的差异?为什么那么多人都采取第二种方式?

因为第二种方式更符合面向对象的思维方式。创建一个线程,线程要运行代码,而运行的代码都封装到一个独立的对象中去。一个叫线程,一个叫线程运行的代码,这是两个东西。两个东西一组合,就表现出了面向对象的思维。如果两个线程实现数据共享,必须用Runnable的方式。

查看Thread类的run()方法的源代码,可以看到其实这两种方式都是在调用Thread对象的run方法,如果Thread类的run方法没有被覆盖,并且为该Thread对象设置了一个Runnable对象,该run方法会调用Runnable对象的run方法。

问题:如果在Thread子类覆盖的run方法中编写了运行代码,也为Thread子类对象传递了一个Runnable对象,那么,线程运行时的执行代码是子类的run方法的代码?还是Runnable对象的run方法的代码?子类的run方法。

示例代码

 

 1   new Thread(new Runnable() { 2     public void run() { 3       while (true) { 4         System.out.println("run:runnable"); 5       } 6     } 7   }) { 8     public void run() { 9       while (true) {10         try {11           Thread.sleep(1000);12         } catch (Exception e) {13         }14         System.out.println("run:thread");15       }16     }17   }.start();

 

该线程会运行重写的Thread中的run方法,而不是Runnable中的run方法,因为在传统的Thread的run方法是:

1   public void run() {2     if (target != null) {3       target.run();4     }  5   }

 

如果想要运行Runnable中的run方法,必须在Thread中调用,但是此时我重写了Thread中的run方法,导致if (target != null) {  target.run();     }不存在,所以调用不了Runnable中的run方法。

注意:多线程的执行,会提高程序的运行效率吗?为什么会有多线程下载?

不会,有时候还会降低程序的运行效率。因为CPU只有一个,在CPU上下文切换的时候,可能还会耽误时间。

多线程下载:其实你的机器没有变快,而是你抢了服务器的带宽。如果你一个人下载,服务器给你提供的是20K的话,那么10个人的话,服务器提供的就是200K。这个时候你抢走200k,所以感觉变快了。

2.        传统定时器技术回顾(jdk1.5以前)Timer、TimerTask


Timer:一种工具,线程用其安排以后在后台线程中执行的任务。可安排任务执行一次,或者定期重复执行。

scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period):

安排指定的任务在指定的时间开始进行重复的固定速率执行。

schedule(TimerTask task, long delay, long period): 安排指定的任务从指定的延迟后开始进行重复的固定延迟执行。

作业调度框架 Quartz(专门用来处理时间时间的工具)。你能够用它来为执行一个作业而创建简单的或复杂的调度。{ http://www.oschina.net/p/quartz}

问题:每天早晨3点来送报纸。

问题:每个星期周一到周五上班,周六道周日不上班。

示例代码:(间隔不同时间,执行不同事件)

 1 package com.chunjiangchao.thread; 2  3 import java.util.Timer; 4 import java.util.TimerTask; 5 /** 6  * 重复执行某项任务,但是时间间隔性不同是2,4这种状态 7  * @author chunjiangchao 8  * 9 */10 public class TimerDemo02 {11   12   private static long count = 1;13   public static void main(String[] args) {14     Timer timer = new Timer();15     timer.schedule(new Task(), 1000);16     /*17        测试打印结果如下:18        执行任务,当前时间为:146061323119       执行任务,当前时间为:146061323520       执行任务,当前时间为:146061323721       执行任务,当前时间为:146061324122     */23     24   new Thread(new Runnable() {25     public void run() {26       while (true) {27         System.out.println("run:runnable");28       }29     }30   }) {31     public void run() {32       while (true) {33         try {34           Thread.sleep(1000);35         } catch (Exception e) {36         }37         System.out.println("run:thread");38       }39     }40   }.start();41 42     43   }44   45   static class Task extends TimerTask{46 47     @Override48     public void run() {49       System.out.println("执行任务,当前时间为:"+System.currentTimeMillis()/1000);50       new Timer().schedule(new Task(), 2000*(1+count%2));51       count++;52     }53     54   }55 56 }

 

3.        传统线程互斥技术


本道例题:关键在于说明:要想实现线程间的互斥,线程数量必须达到两个或者两个以上,同时,访问资源的时候要用同一把锁(这个是必须的)。如果两个线程都访问不同的同步代码块,而且它们的锁对象都不相同,那么这些线程就没有达到同步的目的。

示例代码:(访问同一个资源对象,但是锁对象不同,同样没有达到同步的目的)

 1 package com.chunjiangchao.thread; 2 /** 3  * 线程间同步与互斥 4  * @author chunjiangchao 5  * 因为print1方法与print3方法锁对象相同,所以在调用的时候,会产生互斥的现象,而print2的锁是当前正在执行对象print2方法的对象, 6  * 与print1和print3同时执行,打印结果就不是期望的结果 7  * 8 */ 9 public class TraditionalThreadSynchronizedDemo {10 11   public static void main(String[] args) {12     final MyPrint myPrint = new MyPrint();13     //A14     new Thread(new Runnable() {15       16       @Override17       public void run() {18         myPrint.print1("chunjiangchao");19       }20     }).start();21     //B22 //    new Thread(new Runnable() {23 //      24 //      @Override25 //      public void run() {26 //        myPrint.print2("fengbianyun");27 //      }28 //    }).start();29     //C30     new Thread(new Runnable() {31       32       @Override33       public void run() {34         myPrint.print3("liushaoyue");35       }36     }).start();37   }38   static class MyPrint{39     public void print1(String str){40       synchronized (MyPrint.class) {41         for(char c :str.toCharArray()){42           System.out.print(c);43           pSleep(200);44         }45         System.out.println("print1当前已经打印完毕");46       }47       48     }49     public synchronized void print2(String str){50       for(char c :str.toCharArray()){51         System.out.print(c);52         pSleep(200);53       }54       System.out.println("print2当前已经打印完毕");55     }56     public synchronized static void print3(String str){57       for(char c :str.toCharArray()){58         System.out.print(c);59         pSleep(200);60       }61       System.out.println("print3当前已经打印完毕");62     }63     private static void pSleep(long time){64       try {65         Thread.sleep(time);66       } catch (InterruptedException e) {67         e.printStackTrace();68       }69     }70     71   }72 73 }

View Code

 

4.        传统线程同步通信技术


在设计的时候,最好将相关的代码封装到一个类中,不仅可以方便处理,还可以实现内部的高耦合。

问题示例图

 

经验总结:要用到共同数据(包括同步锁)或共同算法的若干个方法应该归在同一个类身上,这种设计正好体现了高类聚和程序的健壮性。

同步通信,互斥的问题不是写在线程上面的,而是直接写在资源里面的,线程是直接拿过来使用就可以了。好处就是,以后我的类,交给任何一个线程去访问,它天然就同步了,不需要考虑线程同步的问题。如果是在线程上面写,明天又有第三个线程来调用我,还得在第三个线程上面写互斥写同步。(全部在资源类的内部写,而不是在线程的代码上面去写)

示例代码:(子线程循环10次,接着主线程循环100,接着又回到子线程循环10次,接着再回到主线程又循环100, 如此循环50次,请写出程序。)

 1 package com.chunjiangchao.thread; 2  3 public class TraditionalThreadCommunication { 4   /** 5    * 经验:涉及到线程互斥共享,应该想到将同步方法写在资源里面,而不是写在线程代码块中 在资源中判断标记的时候,最好用while语句 6   */ 7   public static void main(String[] args) { 8     final Output output = new Output(); 9     new Thread(new Runnable() {10       public void run() {11         for (int i = 0; i < 50; i++) {12           output.sub(10);13         }14       }15     }).start();16     for (int i = 0; i < 50; i++) {17       output.main(i);18     }19   }20 }21 22 class Output {23   private boolean flag = true;24 25   public synchronized void sub(int i) {26     while (!flag) {// 用while比用if更加健壮,原因是即使线程被唤醒了,也判断一下是不是真的该它执行了27             // 防止伪唤醒的事件发生。28       try {29         this.wait();30       } catch (InterruptedException e) {31       }32     }33     for (int j = 0; j < 10; j++) {34       System.out.println(i + "子线程运行" + j);35     }36     flag = false;// 记得要改变一下标记的状态37     this.notify();// 最后要唤醒其他要使用该锁的线程38   }39 40   public synchronized void main(int i) {41     while (flag) {42       try {43         this.wait();44       } catch (InterruptedException e) {45       }46     }47     for (int j = 0; j < 100; j++) {48       System.out.println(i + "主线程运行" + j);49     }50     flag = true;51     this.notify();52   }53 }

 

5.        线程范围内共享变量的概念与作用


线程范围内的数据共享:不管是A模块,还B模块,如果他们在同一个线程上运行,那么他们操作的数据应该是相同。而不应该是不管A模块和B模块在哪个线程上面运行他们的数据在每个线程中的数据是一样的。(应该是各自线程上的数据是独立的)

线程间的事务处理:

如图:

不能出现这样的情况:thread1转入的data,还没有来得及操作。CPU时间片转入到thread2,该thread2来执行,转入、转出,最后直接提交事务。导致thread1的数据出现错误。

线程范围内的变量有什么用?

我这件事务在线程范围内搞定,不要去影响别的线程的事务。但是我这个线程内,几个模块之间是独立的,这几个模块又要共享同一个对象。它们既要共享又要独立,在线程内共享,在线程外独立。【对于相同的程序代码,多个模块在同一个线程中运行时要共享一份数据,而在另外线程中运行时又共享另外一份数据。】

示例代码(不同线程之间共享同一个Map对象,但是Map中的每个元素表示的是不同线程的数据)

 1 package com.chunjiangchao.thread; 2  3 import java.util.HashMap; 4 import java.util.Map; 5 import java.util.Random; 6  7 /** 8  * 线程范围内共享数据 9  * @author chunjiangchao10  *11 */12 public class ThreadScopeShareDataDemo {13   //所有线程共享的数据是datas,但是datas中的每个元素key是Thread,每个元素针对每个线程来说是独立的,value代表不同线程处理的数据14   private static Map<Thread,Integer> datas = new HashMap<Thread,Integer>();15   public static void main(String[] args) {16     for(int i=0;i<2;i++){17       new Thread(new Runnable() {18         19         @Override20         public void run() {21           int nextInt = new Random().nextInt();22           datas.put(Thread.currentThread(), nextInt);23           ///A模块与B模块是独立的,但是A与B共享当前当前线程中的数据24           new ModuleA().getThreadData();25           new ModuleB().getThreadData();26         }27       }).start();28     }29     /*30        打印的结果为31        Thread-1的ModuleA获取的变量为:-91804979332       Thread-0的ModuleA获取的变量为:-142485314833       Thread-0的ModuleB获取的变量为:-142485314834       Thread-1的ModuleB获取的变量为:-91804979335 36     */37   }38   static class ModuleA{39     public void getThreadData(){40       System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"的ModuleA获取的变量为:"+datas.get(Thread.currentThread()));41     }42   }43   static class ModuleB{44     public void getThreadData(){45       System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"的ModuleB获取的变量为:"+datas.get(Thread.currentThread()));46     }47   }48 49 }

6.        ThreadLocal类及应用技巧


ThreadLocal就相当于一个Map。

一个ThreadLocal代表一个变量,故其中只能放一个数据,你有两个变量都要线程范围内共享,则要定义两个ThreadLocal对象,如果有一个一百个变量要线程共享?那么就应该定义一个对象来装着一百个变量,然后在ThreadLocal中存储这一个对象。

问题:怎么在线程结束的时候得到通知?提示:监听虚拟机结束。

最重要的一点,就是里面涉及到的设计方法。