java多线程设计模式

2008-02-23 09:21:43来源：互联网阅读 ()

Java多线程设计模式

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。

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，对同一个实例来说，任一时刻只能有一个synchronized方法在执行。当一个方法正在执行某个synchronized方法时，其他线程如果想要执行这个实例的任意一个synchronized方法，都必须等待当前执行 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。

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;
}
}
}