Java多线程基础——多线程实例
前言
在之前我们讲述了Java的线程模型，理解清楚了过后再我们使用的过程中才能得心应手，防止不必要的错误出现，多线程错误是很难复现的错误，一定要小心谨慎的使用。
同时，这里讲的是线程间交互，同步的问题，如果线程间不存在交互，各自用自己的局部变量工作，也不存在这些问题了。
共享变量
假如有一下场景，两个线程依次对某一个成员变量进行操作，会出现什么问题呢？
public class Main {
static int num;
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread() {
@Override
public void run() {
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
num = j;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": num = " + num);
}
}.start();
}
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("main, num = " + num);
}
}我们可以发现num的最终值是999，而且每个线程的值都是999。我们发现这里并没有出现多线程的错误，其实是因为在Java里面基本类型的赋值操作是原子性的，上一节我们讲过。那假如吧赋值操作改为非原子性的操作呢？，比如改为num++，会怎么样呢？
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
num ++;
}
//输出
Thread-0: num = 1889
Thread-1: num = 2000
Thread-2: num = 3000
Thread-4: num = 4000
Thread-3: num = 5000
Thread-5: num = 6000
Thread-9: num = 7000
Thread-8: num = 8046
Thread-7: num = 8046
Thread-6: num = 9046
main, num = 9046具体数据肯定有差别，发现这里出现了问题，结果并不是10000，这是由于num++是非原子操作，它包括3个操作：读取num的值，进行加1操作，把新值写入num。假如当前线程先读取了num的值放入工作内存，然后线程这是被切换到了另一个线程，另一个线程修改了num的值；在回到当前线程继续执行，这是的num就不是最新的值，所以导致出错。
那我们加上volatile关键字会怎么样呢？
volatile static int num;其实不用看结果我们也能知道volatile也没用，它不能保证原子性，那么我们该怎么保证同步呢。这就轮到synchronized登场了。
synchronized
我们把Thread的run改成如下形式
new Thread() {
@Override
public void run() {
synchronized (Main.class) {
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
num++;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": num = " + num);
}
}
}.start();
//输出
Thread-0: num = 1000
Thread-3: num = 2000
Thread-1: num = 3000
Thread-4: num = 4000
Thread-6: num = 5000
Thread-2: num = 6000
Thread-7: num = 7000
Thread-8: num = 8000
Thread-5: num = 9000
Thread-9: num = 10000
main, num = 10000这就能正确的同步，synchronized实际上是一种锁机制，括号里面是锁的内容，这里锁的是当前类的.class对象，对象在当前进程中是单例的，只有一个。当一个线程获取到该锁后，其他线程再去尝试获取锁就会等待，直到持有锁的线程运行完毕，自动释放锁后，再去尝试获取该锁。即由synchronized保护的代码块每次只能由一个线程运行，这样就保证了同步性。synchronized可作用于一段代码或方法，既可以保证可见性，又能够保证原子性。
线程启动相关
在Java中，我们可以利用Thread的子类启动线程，也可以实现Runnable的接口来启动线程；Thread本质也是实现了Runnable；
“`
public class MyThread extends Thread{
@Override
public void run(){
//TODO
}
}
new MyThread().start();
public class MyRunnable implements Runnable{
@Override
public void run(){
//TODO
}
}
new MyRunnable().start();
当然，还可以用ThreadFactory来启动线程ThreadFactory factory = Executors.defaultThreadFactory();
factory.newThread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//TODO
}
}).start();
还有一个带返回的线程Callable+FutureTaskCallable callable = new Callable() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
return new Random().nextInt(10);
}
};
FutureTask future = new FutureTask(callable);
new Thread(future).start();
//获取返回值
try {
System.out.println(future.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
**注意启动线程的操作是start()方法，而不是run()方法，以run()启动的线程实际上是串行执行的代码，即直接执行线程对象的run()方法，而不是启动一个线程**
## 总结
我们可以看出volatile虽然具有可见性但是并不能保证原子性。
性能方面，synchronized关键字是防止多个线程同时执行一段代码，就会影响程序执行效率，而volatile关键字在某些情况下性能要优于synchronized。
但是要注意volatile关键字是无法替代synchronized关键字的，因为volatile关键字无法保证操作的原子性。
## 线程其他知识
### 线程暂停
线程有一个sleep的静态方法用于暂停线程，并且会阻塞，不会释放已经持有的锁。单位：毫秒Thread.sleep(1000);
### 线程等待
#### 等待队列
所有的实例对象都有一个等待队列，它是在实例的wait方法执行后停止操作的线程的队列。在执行完wait方法后，线程便会暂停操作，进入等待队列。除非发生以下其中一种情况，否则将一直在等待队列中休眠。反之将会退出队列。等待队列是一个虚拟的概念，它既不是实例中的字段，也不是用于获取正在实例上等待的线程列表的方法。
· 有其他线程的notify方法来唤醒线程
· 有其他线程的notifyAll方法来唤醒线程
· 有其他线程的interrupt方法来唤醒线程
· wait方法超时
#### 将线程放入等待队列Object obj =new Object();
new Thread(){
@Override
public void run(){
synchronized(obj){
…..
obj.wait();//线程将进入等待队列
…..
}
}
}.start();
加入是锁当前对象，则wait()等同于this.wait()。public clsss TestWait{
public static void main(String[] args){
TestWait test = new TestWait();
new Thread(){
@Override
public void run(){
test.testWait();
}
}.start();
}
public void testWait(){
synchronized(TestWait.this){
try {
wait();//等同于this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
**注意执行wait方法必须持有锁，线程进入等待队列必须释放锁，这也是跟sleep不同的地方，sleep会阻塞不会释放锁。**
#### 从等待队列中取出线程
notify方法会将等待队列中的一个线程取出。public class TestWait {
public static void main(String[] args) {
TestWait test = new TestWait();
new Thread() {
@Override
public void run() {
test.testWait();
}
}.start();
new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
test.testNotify();
}
}.start();
}
public void testWait() {
synchronized (TestWait.this) {
try {
System.out.println("进入等待队列" + System.currentTimeMillis() / 1000);
wait();//等同于this.wait();
System.out.println("从等待队列中恢复执行" + System.currentTimeMillis() / 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public void testNotify() {
synchronized (TestWait.this) {
notify();//等同于this.notify();
}
}
}
//输出
进入等待队列1524497926
从等待队列中恢复执行1524497927
“`
那么第一个线程确实被唤醒了，并且时间差一秒。
注意B执行notify后A不会立即运行，而是要等B运行完后释放锁，A这时候去重新获取锁后，才能运行。
取出等待队列的所有线程
notify只能唤醒一个线程，notify会唤醒所有在等待队列中的线程。其他跟notify一样。注意notify，notifyAll，wait均需要获取锁才能使用，否则会抛出异常java.lang. IllegalMonitorStateException
由于使用notify只能唤醒一个线程，所以处理速度比notifyAll快；但使用notify时，如果处理不好，程序边可能终止。一般来说，使用notifyAll的代码比notify要更为健壮
区别
wait,notify,notifyAll是Object类的方法，而不是Thread类的固有方法；sleep是Thread类的静态方法。但由于Oeject是所有类的父类，所以wait，notify，notifyAll也可以通过Thread使用，但不建议。