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java多线程设计模式详解之一

 cherishchen 2006-08-12

http://blog.csdn.net/asklxf/
线程的创建和启动

       java语言已经内置了多线程支持,所有实现Runnable接口的类都可被启动一个新线程,新线程会执行该实例的run()方法,当run()方法执行完毕后,线程就结束了。一旦一个线程执行完毕,这个实例就不能再重新启动,只能重新生成一个新实例,再启动一个新线程。

      Thread类是实现了Runnable接口的一个实例,它代表一个线程的实例,并且,启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()实例方法:

Thread t = new Thread();
t.start();

       start()方法是一个native方法,它将启动一个新线程,并执行run()方法。Thread类默认的run()方法什么也不做就退出了。注意:直接调用run()方法并不会启动一个新线程,它和调用一个普通的java方法没有什么区别。

       因此,有两个方法可以实现自己的线程:

      方法1:自己的类extend Thread,并复写run()方法,就可以启动新线程并执行自己定义的run()方法。例如:

public class MyThread extends Thread {
    public run() {
        System.out.println("MyThread.run()");
    }
}

在合适的地方启动线程:new MyThread().start();

 方法2:如果自己的类已经extends另一个类,就无法直接extends Thread,此时,必须实现一个Runnable接口:

public class MyThread extends OtherClass implements Runnable {
    public run() {
        System.out.println("MyThread.run()");
    }
}

为了启动MyThread,需要首先实例化一个Thread,并传入自己的MyThread实例:

MyThread myt = new MyThread();
Thread t = new Thread(myt);
t.start();

事实上,当传入一个Runnable target参数给Thread后,Thread的run()方法就会调用target.run(),参考JDK源代码:

public void run() {
    if (target != null) {
        target.run();
    }
}

线程还有一些Name, ThreadGroup, isDaemon等设置,由于和线程设计模式关联很少,这里就不多说了。

线程同步

      由于同一进程内的多个线程共享内存空间,在Java中,就是共享实例,当多个线程试图同时修改某个实例的内容时,就会造成冲突,因此,线程必须实现共享互斥,使多线程同步。

      最简单的同步是将一个方法标记为synchronized,synchronized 方法的作用对象是实例,对同一个实例来说,任一时刻只能有一个synchronized方法在执行,即当一个synchronized方法在执行时,其他线程如果想要执行该实例其他synchronized方法,都必须等待当前执行的synchronized方法的线程退出此方法后,才能依次执行。

      但是,非synchronized方法不受影响,不管当前有没有执行synchronized方法,非synchronized方法都可以被多个线程同时执行。

      此外,必须注意,只有同一实例的synchronized方法同一时间只能被一个线程执行,不同实例的synchronized方法是可以并发的。例如, class A定义了synchronized方法sync(),则不同实例a1.sync()和a2.sync()可以同时由两个线程来执行。

   

Java锁机制

多线程同步的实现最终依赖锁机制。我们可以想象某一共享资源是一间屋子,每个人都是一个线程。当A希望进入房间时,他必须获得门锁,一旦A获得门锁,他进去后就立刻将门锁上,于是B,C,D...就不得不在门外等待,直到A释放锁出来后,B,C,D...中的某一人抢到了该锁(具体抢法依赖于JVM的实现,可以先到先得,也可以随机挑选),然后进屋又将门锁上。这样,任一时刻最多有一人在屋内(使用共享资源)。

Java语言规范内置了对多线程的支持。对于Java程序来说,每一个对象实例都有一把“锁”,一旦某个线程获得了该锁,别的线程如果希望获得该锁,只能等待这个线程释放锁之后。获得锁的方法只有一个,就是synchronized关键字。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; } 事实上相当于:

public void setCount(int count) {
    synchronized(this) { // 在此获得this锁
         this.count = count;

    } // 在此释放this锁
}

红色部分表示需要同步的代码段,该区域为“危险区域”,如果两个以上的线程同时执行,会引发冲突,因此,要更改SharedResource的内部状态,必须先获得SharedResource实例的锁。

退出synchronized块时,线程拥有的锁自动释放,于是,别的线程又可以获取该锁了。

为了提高性能,不一定要锁定this,例如,SharedResource有两个独立变化的变量:

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; }
}

若同步整个方法,则setA()的时候无法setB(),setB()时无法setA()。为了提高性能,可以使用不同对象的锁:

public class SharedResouce {
    private int a = 0;
    private int b = 0;
    private Object sync_a = new Object();
    private Object sync_b = new Object();

    public void setA(int a) {
        synchronized(sync_a) {
            this.a = a;
        }
    }

    public synchronized void setB(int b) {
        synchronized(sync_b) {
            this.b = b;
        }
    }
}

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