java多線程基礎

java語言已經內建了多線程支援，所有實現Runnable介面的類都可被啟動一個新線程，新線程會執行該執行個體的run()方法，當run()方法執行完畢後，線程就結束了。

一旦一個線程執行完畢，這個執行個體就不能再重新啟動，只能重建一個新執行個體，再啟動一個新線程。

 

      Thread類是實現了Runnable介面的一個執行個體，它代表一個線程的執行個體，並且，啟動線程的唯一方法就是通過Thread類的start()執行個體方法：

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

       start()方法是一個native方法，它將啟動一個新線程，並執行run()方法。Thread類預設的run()方法什麼也不做就退出了。注意：直接調用run()方法並不會啟動一個新線程，它和調用一個普通的java方法沒有什麼區別。

       因此，有兩個方法可以實現自己的線程：

      方法1：自己的類extend Thread，並複寫run()方法，就可以啟動新線程並執行自己定義的run()方法。例如：

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

在合適的地方啟動線程：new MyThread().start();

 方法2：如果自己的類已經extends另一個類，就無法直接extends Thread，此時，必須實現一個Runnable介面：

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

為了啟動MyThread，需要首先執行個體化一個Thread，並傳入自己的MyThread執行個體：

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

事實上，當傳入一個Runnable target參數給Thread後，Thread的run()方法就會調用target.run()，參考JDK原始碼：

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

線程還有一些Name, ThreadGroup, isDaemon等設定，由於和線程設計模式關聯很少，這裡就不多說了。

線程同步

      由於同一進程內的多個線程共用記憶體空間，在Java中，就是共用執行個體，當多個線程試圖同時修改某個執行個體的內容時，就會造成衝突，因此，線程必須實現共用互斥，使多線程同步。

      最簡單的同步是將一個方法標記為synchronized，對同一個執行個體來說，任一時刻只能有一個synchronized方法在執行。當一個方法正在執行某個synchronized方法時，其他線程如果想要執行這個執行個體的任意一個synchronized方法，都必須等待當前執行synchronized方法的線程退出此方法後，才能依次執行。

      但是，非synchronized方法不受影響，不管當前有沒有執行synchronized方法，非synchronized方法都可以被多個線程同時執行。

      此外，必須注意，只有同一執行個體的synchronized方法同一時間只能被一個線程執行，不同執行個體的synchronized方法是可以並發的。例如，class A定義了synchronized方法sync()，則不同執行個體a1.sync()和a2.sync()可以同時由兩個線程來執行。

Java鎖機制

多線程同步的實現最終依賴鎖機制。我們可以想象某一共用資源是一間屋子，每個人都是一個線程。當A希望進入房間時，他必須獲得門鎖，一旦A獲得門鎖，他進去後就立刻將門鎖上，於是B,C,D...就不得不在門外等待，直到A釋放鎖出來後，B,C,D...中的某一人搶到了該鎖（具體搶法依賴於JVM的實現，可以先到先得，也可以隨機挑選），然後進屋又將門鎖上。這樣，任一時刻最多有一人在屋內（使用共用資源）。

Java語言規範內建了對多線程的支援。對於Java程式來說，每一個對象執行個體都有一把“鎖”，一旦某個線程獲得了該鎖，別的線程如果希望獲得該鎖，只能等待這個線程釋放鎖之後。獲得鎖的方法只有一個，就是synchronized關鍵字。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; } 事實上相當於：

public void setCount(int count) {
    synchronized(this) { // 在此獲得this鎖
         this.count = count;
    } // 在此釋放this鎖
}

紅色部分表示需要同步的程式碼片段，該地區為“危險地區”，如果兩個以上的線程同時執行，會引發衝突，因此，要更改SharedResource的內部狀態，必須先獲得SharedResource執行個體的鎖。

退出synchronized塊時，線程擁有的鎖自動釋放，於是，別的線程又可以擷取該鎖了。

為了提高效能，不一定要鎖定this，例如，SharedResource有兩個獨立變化的變數：

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; }
}

若同步整個方法，則setA()的時候無法setB()，setB()時無法setA()。為了提高效能，可以使用不同對象的鎖：

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;
        }
    }
}