Java程序设计多线程进阶

Posted 2021-07-29 BkbK-

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java程序设计多线程进阶相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

多线程进阶

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多线程进阶

一、线程之间的通信

为了更有效地协调不同线程的工作，需要在线程间建立沟通渠道，通过线程间的“对话”来解决线程间的同步问题。java.lang.Object
类的一些方法为线程间的通讯提供了有效手段。

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wait()

wait()方法：如果当前状态不适合本线程执行，正在执行同步代码（synchronized）的某个线程A调用该方法（在对象x上），该线程暂停执行而进入对象x的等待池，并释放已获得的对象x的锁旗标。线程A要一直等到其他线程在对象x上调用notify或notifyAll方法，才能够再重新获得对象x的锁旗标后继续执行（从wait语句后继续执行）。
notify()

随机唤醒一个等待的线程，本线程继续执行
- 线程被唤醒以后，还要等发出唤醒消息者释放监视器，这期间关键数据仍可能被改变
- 被唤醒的线程开始执行时，一定要判断当前状态是否适合自己运行
notifyAll()

notifyAll() 唤醒所有等待的线程，本线程继续执行。

wait()、notify/notifyAll() 方法是Object的本地final方法，无法被重写。
wait()使当前线程阻塞，前提是必须先获得锁，一般配合synchronized 关键字使用，即，一般在synchronized同步代码块里使用 wait()、notify/notifyAll() 方法。
由于 wait()、notify/notifyAll() 在synchronized代码块执行，说明当前线程一定是获取了锁的。当线程执行wait()方法时候，会释放当前的锁，然后让出CPU，进入等待状态。

只有当 notify/notifyAll() 被执行时候，才会唤醒一个或多个正处于等待状态的线程，然后继续往下执行，直到执行完synchronized 代码块的代码或是中途遇到wait() ，再次释放锁。
也就是说，notify/notifyAll() 的执行只是唤醒沉睡的线程，而不会立即释放锁，锁的释放要看代码块的具体执行情况。所以在编程中，尽量在使用了notify/notifyAll() 后立即退出临界区，以唤醒其他线程

二、死锁

(1)死锁相关概念

阻塞：暂停一个线程的执行以等待某个条件发生。
临界资源：各进程采取互斥的方式，实现共享的资源称作临界资源。属于临界资源的硬件有打印机、磁带机等,软件有消息缓冲队列、变量、数组、缓冲区等。
死锁：多个线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。
死锁必要条件
- 互斥使用，即当资源被一个线程使用(占有)时，别的线程不能使用
- 不可抢占，资源请求者不能强制从资源占有者手中夺取资源，资源只能由资源占有者主动释放。
- 请求和保持，即当资源请求者在请求其他的资源的同时保持对原有资源的占有。
- 循环等待，即存在一个等待队列：P1占有P2的资源，P2占有P3的资源，P3占有P1的资源。这样就形成了一个等待环路。

(2)死锁的例子

设想一个游戏，规则为3个人站在三角形的三个顶点的位置上，三个边上放着三个球，如图所示。每个人都必须先拿到自己左手边的球，才能再拿到右手边的球，两手都有球之后，才能够把两个球都放下.
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创建3个线程模拟3个游戏者的行为:

public class Game{
	public static void main(String[] args){
		Balls ball=new Balls();	 //新建一个球类对象
		Player0 p0=new Player0(ball);  //创建0号游戏者
		Player1 p1=new Player1(ball);  //创建1号游戏者
		Player2 p2=new Player2(ball);  //创建2号游戏者
		p0.start();   //启动0号游戏者
		p1.start();  //启动1号游戏者
		p2.start();  //启动2号游戏者
	}
}

class Balls {  //球类
	boolean flag0=false;  //0号球的标志变量，true表示已被人拿，false表示未被任何人拿
	boolean flag1=false;  //1号球的标志变量
	boolean flag2=false;  //2号球的标志变量
}

class Player0 extends Thread {  //0号游戏者的类
	private Balls ball;
	public Player0(Balls b)	{  this.ball=b; }
	public void run() {
	     while(true) {
		    while(ball.flag1==true){}; //如果1号球已被拿走，则等待
		    ball.flag1=true;  //拿起1号球
		    while(ball.flag0==true){};  //如果0号球已被拿走，则等待
		    if(ball.flag1==true && ball.flag0==false)  {
		    	ball.flag0=true;  //拿起0号球
		    	System.out.println("Player0 has got two balls!"); 
		    	ball.flag1=false;  //放下1号球
		    	ball.flag0=false;  //放下0号球
		    	try{ sleep(1);}catch(Exception e){}; //放下后休息1ms
		    }
           }
	}
}

class Player1 extends Thread  //1号游戏者的类
{	private Balls ball;
	public Player1(Balls b)   {  this.ball=b;  }
	public void run()
	{    while(true)
	     {    while(ball.flag0==true){};
		ball.flag0=true;
		while(ball.flag2==true){};
		if(ball.flag0==true && ball.flag2==false)
		{   ball.flag2=true;
		    System.out.println("Player1 has got two balls!");
		    ball.flag0=false;
		    ball.flag2=false;
		    try{ sleep(1);}catch(Exception e){};
		 }
	       }
	}
}

class Player2 extends Thread    //2号游戏者的类
{	private Balls ball;
	public Player2(Balls b)  {  this.ball=b;  }
	public void run()
	{    while(true)
	     {	 while(ball.flag2==true){};
	             ball.flag2=true;
		 	while(ball.flag1==true){};
		 	if(ball.flag2==true && ball.flag1==false)
		 	{    ball.flag1=true;
		     	 System.out.println("Player2 has got two balls!");
		     	 ball.flag1=false;
		     	 ball.flag2=false;
		      	try{ sleep(1);}catch(Exception e){};
		  	}
	      }
	}
}

运行结果

若干次后将陷入死锁，不再有输出信息，即任何人都不能再同时拥有两侧的球

程序说明

如果刚好3个人都拿到了左手边的球，都等待那右手边的球，则因为谁都不能放手，则这3个线程都将陷入无止尽的等待当中，这就构成了死锁

三、后台（守护）线程

守护线程：指在程序运行的时候在后台提供一种通用服务的线程，并且这种线程并不属于程序中不可或缺的部分。

后台（守护）线程会随着主程序的结束而结束，但是用户线程则不会；或者说，只要有一个用户线程未退出，进程就不会终止;
后台（守护）线程在不执行finally子句的情况下就会终止其run方法。后台（守护）线程创建的子线程也是后台线程。
默认情况下，程序员创建的线程是用户线程；用setDaemon(true)可以设置线程为后台（守护）线程；而用isDaemon( )则可以判断一个线程是前台线程还是后台（守护）线程；
jvm的垃圾回收器其实就是一个后台（守护）线程；
setDaemon函数必须在start函数之前设定，否则会抛出IllegalThreadStateException异常;