JAVA多线程一

介绍

线程是操作系统的最小单位，一个进程可以创建多个线程。
线程有五种状态，分别是新建、就绪、运行、阻塞、死亡状态。

多线程可以提高执行效率，但是如果单线程可以完成的任务，使用多线程反而会增加不必要的开销，降低效率。例如将某个数加一百次，使用多线程反而会比单线程耗费的时间多。

创建线程

java创建线程有两种方法

• 继承Thread，重写run函数,调用start方法

package com.thread;

public class ExtendTreadTest extends Thread {
    int i = 0;

    public void run()
    {
        for(;i<100;i++){
            System.out.println(getName()+"  "+i);
            try {
                sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new ExtendTreadTest().start();
        new ExtendTreadTest().start();
    }
}

• 实现Runnable接口，重写run函数，调用start方法

package com.thread;

import static java.lang.Thread.sleep;


public class ImplementRunnable implements Runnable {
    int i = 0;

    public void run()
    {
        for(;i<100;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  "+i);
            try {
                sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new ImplementRunnable(), "test1");
        thread.start();
        Thread thread1 = new Thread(new ImplementRunnable(), "test2");
        thread1.start();
    }
}

JAVA允许继承一个类，并实现多个接口，所以通常应用中实现Runnable比较好。

线程间通信

volatile和synchornized关键字

volatile

volatile 会确保线程在每一次使用变量之前都会从共享内存中读取变量的值，然后然后放入自己的工作内存进行处理，处理完成后将新的值立即同步到内存，在这个期间，可能会有其他的线程也对该变量进行处理。所以volatile并不是线程安全的。

package com.thread;

public class Test {
    public volatile int inc = 0;

    public void increase() {
        inc++;
        System.out.println(inc);
    }

    public static void main(String[] args) {
        final Test test = new Test();
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(){
                public void run() {
                    for(int j=0;j<10000;j++)
                        test.increase();
                };
            }.start();
        }

        while(Thread.activeCount()>1)  //保证前面的线程都执行完
            Thread.yield();
        System.out.println(test.inc);
    }
}

例如上面的方法，期望的实验结果是100000，但是实际情况偶尔会出现小于100000的情况。是因为volatile没法保证对变量操作的原子性，inc++不是一个原子操作，就会导致结果出现问题。
解决的办法有使用synchronized，锁，以及将变量变为原子操作AtomicInteger。
总体来说，如果能保证对变量的操作是原子性的，那么使用volatile会是一个较好的办法。
参考：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920373.html

synchornized

确保多线程对临界资源的互斥性访问的一种方式是使用synchornized。
例如上面的例子：

    public synchornized void increase() {
        inc++;
        System.out.println(inc);
    }

或者

    public void increase() {
    	synchornized {
        inc++;
        System.out.println(inc);
        }
    }

上面的两个都是对类的对象做同步，而不是对类本身进行同步。每个线程必须共用一个对象才能够达到同步效果。

    public void increase() {
    	synchornized(Test.class) {
        inc++;
        System.out.println(inc);
        }
    }

上面是对类本身进行同步，对于Test类，它只有一个类定义，同时只有一个线程可以访问increase方法。

在JAVA中，任意的一个对象都有自己的监视器，当这个对象由同步块或者同步方法调用的时候，执行的线程必须获取该对象的监视器,然后再进入同步块（方法），否则就会进入一个阻塞队列，等待线程退出监视器。

wait和notify以及notifyAll

1.调用某个对象的wait()方法能让当前线程阻塞，并且当前线程必须拥有此对象的monitor（即锁）
2.调用某个对象的notify()方法能够唤醒一个正在等待这个对象的monitor的线程，如果有多个线程都在等待这个对象的monitor，则只能唤醒其中一个线程
3.调用notifyAll()方法能够唤醒所有正在等待这个对象的monitor的线程

package com.thread;


import static java.lang.Thread.sleep;

public class WaitNotify {
    static boolean flag = true;
    static Object lock = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        Thread waitThread = new Thread(new Wait(), "waitThread");
        waitThread.start();
        try {
            sleep(100);
        } catch (Exception err) {
            err.printStackTrace();
        }
        Thread notifyThread = new Thread(new Notify(), "notifyThread");
        notifyThread.start();

    }

    static class Wait implements Runnable {
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                while (flag) {
                    try {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " wait");
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {

                    }
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " run");
        }
    }

    static class Notify implements Runnable {
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                    try {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " hold lock");
                        sleep(1000);
                        lock.notify();
                        flag = false;

                    } catch (InterruptedException e) {

                    }
            }
            try {
                sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " run");
        }
    }
}

图中，waitThread首先获取了对象的锁，然后调用对象的wait（）方法，从而放弃了锁并进入等待队列WaitQueue中。NotifyThread随后获取了对象的锁，并调用对象的notify方法，将WaitThread从WaitQueue转移到了synchornizedQueue中，然后waitThread转变为了阻塞状态。NotifyThread释放了锁之后，WaitThread再次获得了锁并从wait（）方法中返回并继续执行。

参考：JAVA并发编程的艺术