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Java线程详解(三)
Java线程：新特征-有返回值的线程
在Java5之前，线程是没有返回值的，常常为了“有”返回值，破费周折，而且代码很不好写。或者干脆绕过这道坎，走别的路了。
现在Java终于有可返回值的任务（也可以叫做线程）了。
可返回值的任务必须实现Callable接口，类似的，无返回值的任务必须Runnable接口。
执行Callable任务后，可以获取一个Future的对象，在该对象上调用get就可以获取到Callable任务返回的Object了。
下面是个很简单的例子：
import java.util.concurrent.*;
/**
* Java线程：有返回值的线程
*
* @author Administrator 2009-11-5 0:41:50
*/
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args)throws ExecutionException, InterruptedException {
//创建一个线程池
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
//创建两个有返回值的任务
Callable c1 = new MyCallable("A");
Callable c2 = new MyCallable("B");
//执行任务并获取Future对象
Future f1 = pool.submit(c1);
Future f2 = pool.submit(c2);
//从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台
System.out.println(">>>"+f1.get().toString());
System.out.println(">>>"+f2.get().toString());
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
class MyCallableimplements Callable{
private String oid;
MyCallable(String oid) {
this.oid = oid;
}
@Override
public Object call()throws Exception {
return oid+"任务返回的内容";
}
}
>>>A任务返回的内容
>>>B任务返回的内容
Process finished with exit code 0
非常的简单，要深入了解还需要看Callable和Future接口的API啊。
Java线程：新特征-锁（上）
在Java5中，专门提供了锁对象，利用锁可以方便的实现资源的封锁，用来控制对竞争资源并发访问的控制，这些内容主要集中在java.util.concurrent.locks包下面，里面有三个重要的接口Condition、Lock、ReadWriteLock。
Condition | Condition将Object监视器方法（wait、notify和notifyAll）分解成截然不同的对象，以便通过将这些对象与任意Lock实现组合使用，为每个对象提供多个等待 set（wait-set）。 |
Lock | Lock实现提供了比使用synchronized方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。 |
ReadWriteLock | ReadWriteLock维护了一对相关的锁定，一个用于只读操作，另一个用于写入操作。 |
有关锁的介绍,API文档解说很多，看得很烦，还是看个例子再看文档比较容易理解。
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* Java线程：锁
*
* @author leizhimin 2009-11-5 10:57:29
*/
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
//创建并发访问的账户
MyCount myCount = new MyCount("95599200901215522", 10000);
//创建一个锁对象
Lock lock = new ReentrantLock();
//创建一个线程池
ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
//创建一些并发访问用户，一个信用卡，存的存，取的取，好热闹啊
User u1 = new User("张三", myCount, -4000, lock);
User u2 = new User("张三他爹", myCount, 6000, lock);
User u3 = new User("张三他弟", myCount, -8000, lock);
User u4 = new User("张三", myCount, 800, lock);
//在线程池中执行各个用户的操作
pool.execute(u1);
pool.execute(u2);
pool.execute(u3);
pool.execute(u4);
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
/**
* 信用卡的用户
*/
class User implements Runnable {
private String name; //用户名
private MyCount myCount; //所要操作的账户
privateint iocash; //操作的金额，当然有正负之分了
private Lock myLock; //执行操作所需的锁对象
User(String name, MyCount myCount, int iocash, Lock myLock) {
this.name = name;
this.myCount = myCount;
this.iocash = iocash;
this.myLock = myLock;
}
publicvoid run() {
//获取锁
myLock.lock();
//执行现金业务
System.out.println(name + "正在操作" + myCount +"账户，金额为" + iocash +"，当前金额为" + myCount.getCash());
myCount.setCash(myCount.getCash() + iocash);
System.out.println(name + "操作" + myCount +"账户成功，金额为" + iocash +"，当前金额为" + myCount.getCash());
//释放锁，否则别的线程没有机会执行了
myLock.unlock();
}
}
/**
* 信用卡账户，可随意透支
*/
class MyCount {
private String oid; //账号
privateint cash; //账户余额
MyCount(String oid, int cash) {
this.oid = oid;
this.cash = cash;
}
public String getOid() {
return oid;
}
publicvoid setOid(String oid) {
this.oid = oid;
}
publicint getCash() {
return cash;
}
publicvoid setCash(int cash) {
this.cash = cash;
}
@Override
public String toString() {
return"MyCount{" +
"oid=‘" + oid + ‘\‘‘ +
", cash=" + cash +
‘}‘;
}
}
张三正在操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=10000}账户，金额为-4000，当前金额为10000
张三操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=6000}账户成功，金额为-4000，当前金额为6000
张三他爹正在操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=6000}账户，金额为6000，当前金额为6000
张三他爹操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=12000}账户成功，金额为6000，当前金额为12000
张三他弟正在操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=12000}账户，金额为-8000，当前金额为12000
张三他弟操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=4000}账户成功，金额为-8000，当前金额为4000
张三正在操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=4000}账户，金额为800，当前金额为4000
张三操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=4800}账户成功，金额为800，当前金额为4800
Process finished with exit code 0
从上面的输出可以看到，利用锁对象太方便了，比直接在某个不知情的对象上用锁清晰多了。
但一定要注意的是，在获取了锁对象后，用完后应该尽快释放锁，以便别的等待该锁的线程有机会去执行。
Java线程：新特征-锁（下）
在上文中提到了Lock接口以及对象，使用它，很优雅的控制了竞争资源的安全访问，但是这种锁不区分读写，称这种锁为普通锁。为了提高性能，Java提供了读写锁，在读的地方使用读锁，在写的地方使用写锁，灵活控制，在一定程度上提高了程序的执行效率。
Java中读写锁有个接口java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock，也有具体的实现ReentrantReadWriteLock，详细的API可以查看JavaAPI文档。
下面这个例子是在文例子的基础上，将普通锁改为读写锁，并添加账户余额查询的功能，代码如下：
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
/**
* Java线程：锁
*
* @author leizhimin 2009-11-5 10:57:29
*/
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
//创建并发访问的账户
MyCount myCount = new MyCount("95599200901215522", 10000);
//创建一个锁对象
ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(false);
//创建一个线程池
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
//创建一些并发访问用户，一个信用卡，存的存，取的取，好热闹啊
User u1 = new User("张三", myCount, -4000, lock, false);
User u2 = new User("张三他爹", myCount, 6000, lock, false);
User u3 = new User("张三他弟", myCount, -8000, lock, false);
User u4 = new User("张三", myCount, 800, lock,false);
User u5 = new User("张三他爹", myCount, 0, lock,true);
//在线程池中执行各个用户的操作
pool.execute(u1);
pool.execute(u2);
pool.execute(u3);
pool.execute(u4);
pool.execute(u5);
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
/**
* 信用卡的用户
*/
class User implements Runnable {
private String name; //用户名
private MyCount myCount; //所要操作的账户
privateint iocash; //操作的金额，当然有正负之分了
private ReadWriteLock myLock; //执行操作所需的锁对象
privateboolean ischeck; //是否查询
User(String name, MyCount myCount, int iocash, ReadWriteLock myLock,boolean ischeck) {
this.name = name;
this.myCount = myCount;
this.iocash = iocash;
this.myLock = myLock;
this.ischeck = ischeck;
}
publicvoid run() {
if (ischeck) {
//获取读锁
myLock.readLock().lock();
System.out.println("读：" + name +"正在查询" + myCount +"账户，当前金额为" + myCount.getCash());
//释放读锁
myLock.readLock().unlock();
} else {
//获取写锁
myLock.writeLock().lock();
//执行现金业务
System.out.println("写：" + name +"正在操作" + myCount +"账户，金额为" + iocash +"，当前金额为" + myCount.getCash());
myCount.setCash(myCount.getCash() + iocash);
System.out.println("写：" + name +"操作" + myCount +"账户成功，金额为" + iocash +"，当前金额为" + myCount.getCash());
//释放写锁
myLock.writeLock().unlock();
}
}
}
/**
* 信用卡账户，可随意透支
*/
class MyCount {
private String oid; //账号
privateint cash; //账户余额
MyCount(String oid, int cash) {
this.oid = oid;
this.cash = cash;
}
public String getOid() {
return oid;
}
publicvoid setOid(String oid) {
this.oid = oid;
}
publicint getCash() {
return cash;
}
publicvoid setCash(int cash) {
this.cash = cash;
}
@Override
public String toString() {
return"MyCount{" +
"oid=‘" + oid + ‘\‘‘ +
", cash=" + cash +
‘}‘;
}
}
写：张三正在操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=10000}账户，金额为-4000，当前金额为10000
写：张三操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=6000}账户成功，金额为-4000，当前金额为6000
写：张三他弟正在操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=6000}账户，金额为-8000，当前金额为6000
写：张三他弟操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=-2000}账户成功，金额为-8000，当前金额为-2000
写：张三正在操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=-2000}账户，金额为800，当前金额为-2000
写：张三操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=-1200}账户成功，金额为800，当前金额为-1200
读：张三他爹正在查询MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=-1200}账户，当前金额为-1200
写：张三他爹正在操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=-1200}账户，金额为6000，当前金额为-1200
写：张三他爹操作MyCount{oid=‘95599200901215522‘, cash=4800}账户成功，金额为6000，当前金额为4800
Process finished with exit code 0
在实际开发中，最好在能用读写锁的情况下使用读写锁，而不要用普通锁，以求更好的性能。
Java线程：新特征-信号量
Java的信号量实际上是一个功能完毕的计数器，对控制一定资源的消费与回收有着很重要的意义，信号量常常用于多线程的代码中，并能监控有多少数目的线程等待获取资源，并且通过信号量可以得知可用资源的数目等等，这里总是在强调“数目”二字，但不能指出来有哪些在等待，哪些资源可用。
因此，本人认为，这个信号量类如果能返回数目，还能知道哪些对象在等待，哪些资源可使用，就非常完美了，仅仅拿到这些概括性的数字，对精确控制意义不是很大。目前还没想到更好的用法。
下面是一个简单例子：
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
* Java线程：新特征-信号量
*
* @author leizhimin 2009-11-5 13:44:45
*/
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
MyPool myPool = new MyPool(20);
//创建线程池
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
MyThread t1 = new MyThread("任务A", myPool, 3);
MyThread t2 = new MyThread("任务B", myPool, 12);
MyThread t3 = new MyThread("任务C", myPool, 7);
//在线程池中执行任务
threadPool.execute(t1);
threadPool.execute(t2);
threadPool.execute(t3);
//关闭池
threadPool.shutdown();
}
}
/**
* 一个池
*/
class MyPool {
private Semaphore sp; //池相关的信号量
/**
* 池的大小，这个大小会传递给信号量
*
* @param size 池的大小
*/
MyPool(int size) {
this.sp =new Semaphore(size);
}
public Semaphore getSp() {
return sp;
}
publicvoid setSp(Semaphore sp) {
this.sp = sp;
}
}
class MyThread extends Thread {
private String threadname; //线程的名称
private MyPool pool; //自定义池
privateint x; //申请信号量的大小
MyThread(String threadname, MyPool pool, int x) {
this.threadname = threadname;
this.pool = pool;
this.x = x;
}
publicvoid run() {
try {
//从此信号量获取给定数目的许可
pool.getSp().acquire(x);
//todo：也许这里可以做更复杂的业务
System.out.println(threadname + "成功获取了" + x +"个许可！");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//释放给定数目的许可，将其返回到信号量。
pool.getSp().release(x);
System.out.println(threadname + "释放了" + x +"个许可！");
}
}
}
任务B成功获取了12个许可！
任务B释放了12个许可！
任务A成功获取了3个许可！
任务C成功获取了7个许可！
任务C释放了7个许可！
任务A释放了3个许可！
Process finished with exit code 0
从结果可以看出，信号量仅仅是对池资源进行监控，但不保证线程的安全，因此，在使用时候，应该自己控制线程的安全访问池资源。
Java线程：新特征-阻塞队列
阻塞队列是Java5线程新特征中的内容，Java定义了阻塞队列的接口java.util.concurrent.BlockingQueue，阻塞队列的概念是，一个指定长度的队列，如果队列满了，添加新元素的操作会被阻塞等待，直到有空位为止。同样，当队列为空时候，请求队列元素的操作同样会阻塞等待，直到有可用元素为止。
有了这样的功能，就为多线程的排队等候的模型实现开辟了便捷通道，非常有用。
java.util.concurrent.BlockingQueue继承了java.util.Queue接口，可以参看API文档。
下面给出一个简单应用的例子：
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
/**
* Java线程：新特征-阻塞队列
*
* @author leizhimin 2009-11-5 14:59:15
*/
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args)throws InterruptedException {
BlockingQueue bqueue = new ArrayBlockingQueue(20);
for (int i = 0; i < 30; i++) {
//将指定元素添加到此队列中，如果没有可用空间，将一直等待（如果有必要）。
bqueue.put(i);
System.out.println("向阻塞队列中添加了元素:" + i);
}
System.out.println("程序到此运行结束，即将退出----");
}
}
输出结果：
向阻塞队列中添加了元素:0
向阻塞队列中添加了元素:1
向阻塞队列中添加了元素:2
向阻塞队列中添加了元素:3
向阻塞队列中添加了元素:4
向阻塞队列中添加了元素:5
向阻塞队列中添加了元素:6
向阻塞队列中添加了元素:7
向阻塞队列中添加了元素:8
向阻塞队列中添加了元素:9
向阻塞队列中添加了元素:10
向阻塞队列中添加了元素:11
向阻塞队列中添加了元素:12
向阻塞队列中添加了元素:13
向阻塞队列中添加了元素:14
向阻塞队列中添加了元素:15
向阻塞队列中添加了元素:16
向阻塞队列中添加了元素:17
向阻塞队列中添加了元素:18
向阻塞队列中添加了元素:19
可以看出，输出到元素19时候，就一直处于等待状态，因为队列满了，程序阻塞了。
这里没有用多线程来演示，没有这个必要。
另外，阻塞队列还有更多实现类，用来满足各种复杂的需求：ArrayBlockingQueue, DelayQueue, LinkedBlockingQueue, PriorityBlockingQueue, SynchronousQueue，具体的API差别也很小。
Java线程：新特征-阻塞栈
对于阻塞栈，与阻塞队列相似。不同点在于栈是“后入先出”的结构，每次操作的是栈顶，而队列是“先进先出”的结构，每次操作的是队列头。
这里要特别说明一点的是，阻塞栈是Java6的新特征。、
Java为阻塞栈定义了接口：java.util.concurrent.BlockingDeque，其实现类也比较多，具体可以查看JavaAPI文档。
下面看一个简单例子：
import java.util.concurrent.BlockingDeque;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
/**
* Java线程：新特征-阻塞栈
*
* @author leizhimin 2009-11-5 15:34:29
*/
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args)throws InterruptedException {
BlockingDeque bDeque = new LinkedBlockingDeque(20);
for (int i = 0; i < 30; i++) {
//将指定元素添加到此阻塞栈中，如果没有可用空间，将一直等待（如果有必要）。
bDeque.putFirst(i);
System.out.println("向阻塞栈中添加了元素:" + i);
}
System.out.println("程序到此运行结束，即将退出----");
}
}
输出结果：
向阻塞栈中添加了元素:0
向阻塞栈中添加了元素:1
向阻塞栈中添加了元素:2
向阻塞栈中添加了元素:3
向阻塞栈中添加了元素:4
向阻塞栈中添加了元素:5
向阻塞栈中添加了元素:6
向阻塞栈中添加了元素:7
向阻塞栈中添加了元素:8
向阻塞栈中添加了元素:9
向阻塞栈中添加了元素:10
向阻塞栈中添加了元素:11
向阻塞栈中添加了元素:12
向阻塞栈中添加了元素:13
向阻塞栈中添加了元素:14
向阻塞栈中添加了元素:15
向阻塞栈中添加了元素:16
向阻塞栈中添加了元素:17
向阻塞栈中添加了元素:18
向阻塞栈中添加了元素:19
从上面结果可以看到，程序并没结束，二是阻塞住了，原因是栈已经满了，后面追加元素的操作都被阻塞了。
Java线程：新特征-条件变量
条件变量是Java5线程中很重要的一个概念，顾名思义，条件变量就是表示条件的一种变量。但是必须说明，这里的条件是没有实际含义的，仅仅是个标记而已，并且条件的含义往往通过代码来赋予其含义。
这里的条件和普通意义上的条件表达式有着天壤之别。
条件变量都实现了java.util.concurrent.locks.Condition接口，条件变量的实例化是通过一个Lock对象上调用newCondition()方法来获取的，这样，条件就和一个锁对象绑定起来了。因此，Java中的条件变量只能和锁配合使用，来控制并发程序访问竞争资源的安全。
条件变量的出现是为了更精细控制线程等待与唤醒，在Java5之前，线程的等待与唤醒依靠的是Object对象的wait()和notify()/notifyAll()方法，这样的处理不够精细。
而在Java5中，一个锁可以有多个条件，每个条件上可以有多个线程等待，通过调用await()方法，可以让线程在该条件下等待。当调用signalAll()方法，又可以唤醒该条件下的等待的线程。有关Condition接口的API可以具体参考JavaAPI文档。
条件变量比较抽象，原因是他不是自然语言中的条件概念，而是程序控制的一种手段。
下面以一个银行存取款的模拟程序为例来揭盖Java多线程条件变量的神秘面纱：
有一个账户，多个用户（线程）在同时操作这个账户，有的存款有的取款，存款随便存，取款有限制，不能透支，任何试图透支的操作都将等待里面有足够存款才执行操作。
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* Java线程：条件变量
*
* @author leizhimin 2009-11-5 10:57:29
*/
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
//创建并发访问的账户
MyCount myCount = new MyCount("95599200901215522", 10000);
//创建一个线程池
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
Thread t1 = new SaveThread("张三", myCount, 2000);
Thread t2 = new SaveThread("李四", myCount, 3600);
Thread t3 = new DrawThread("王五", myCount, 2700);
Thread t4 = new SaveThread("老张", myCount, 600);
Thread t5 = new DrawThread("老牛", myCount, 1300);
Thread t6 = new DrawThread("胖子", myCount, 800);
//执行各个线程
pool.execute(t1);
pool.execute(t2);
pool.execute(t3);
pool.execute(t4);
pool.execute(t5);
pool.execute(t6);
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
/**
* 存款线程类
*/
class SaveThreadextends Thread {
private String name; //操作人
private MyCount myCount; //账户
privateint x; //存款金额
SaveThread(String name, MyCount myCount, int x) {
this.name = name;
this.myCount = myCount;
this.x = x;
}
publicvoid run() {
myCount.saving(x, name);
}
}
/**
* 取款线程类
*/
class DrawThreadextends Thread {
private String name; //操作人
private MyCount myCount; //账户
privateint x; //存款金额
DrawThread(String name, MyCount myCount, int x) {
this.name = name;
this.myCount = myCount;
this.x = x;
}
publicvoid run() {
myCount.drawing(x, name);
}
}
/**
* 普通银行账户，不可透支
*/
class MyCount {
private String oid; //账号
privateint cash; //账户余额
private Lock lock =new ReentrantLock(); //账户锁
private Condition _save = lock.newCondition(); //存款条件
private Condition _draw = lock.newCondition(); //取款条件
MyCount(String oid, int cash) {
this.oid = oid;
this.cash = cash;
}
/**
* 存款
*
* @param x 操作金额
* @param name 操作人
*/
publicvoid saving(int x, String name) {
lock.lock(); //获取锁
if (x > 0) {
cash += x; //存款
System.out.println(name + "存款" + x +"，当前余额为" + cash);
}
_draw.signalAll(); //唤醒所有等待线程。
lock.unlock(); //释放锁
}
/**
* 取款
*
* @param x 操作金额
* @param name 操作人
*/
publicvoid drawing(int x, String name) {
lock.lock(); //获取锁
try {
if (cash - x < 0) {
_draw.await(); //阻塞取款操作
} else {
cash -= x; //取款
System.out.println(name + "取款" + x +"，当前余额为" + cash);
}
_save.signalAll(); //唤醒所有存款操作
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock(); //释放锁
}
}
}
李四存款3600，当前余额为13600
张三存款2000，当前余额为15600
老张存款600，当前余额为16200
老牛取款1300，当前余额为14900
胖子取款800，当前余额为14100
王五取款2700，当前余额为11400
Process finished with exit code 0
假如我们不用锁和条件变量，如何实现此功能呢？下面是实现代码：
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* Java线程：不用条件变量
*
* @author leizhimin 2009-11-5 10:57:29
*/
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
//创建并发访问的账户
MyCount myCount = new MyCount("95599200901215522", 10000);
//创建一个线程池
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
Thread t1 = new SaveThread("张三", myCount, 2000);
Thread t2 = new SaveThread("李四", myCount, 3600);
Thread t3 = new DrawThread("王五", myCount, 2700);
Thread t4 = new SaveThread("老张", myCount, 600);
Thread t5 = new DrawThread("老牛", myCount, 1300);
Thread t6 = new DrawThread("胖子", myCount, 800);
//执行各个线程
pool.execute(t1);
pool.execute(t2);
pool.execute(t3);
pool.execute(t4);
pool.execute(t5);
pool.execute(t6);
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
/**
* 存款线程类
*/
class SaveThreadextends Thread {
private String name; //操作人
private MyCount myCount; //账户
privateint x; //存款金额
SaveThread(String name, MyCount myCount, int x) {
this.name = name;
this.myCount = myCount;
this.x = x;
}
publicvoid run() {
myCount.saving(x, name);
}
}
/**
* 取款线程类
*/
class DrawThreadextends Thread {
private String name; //操作人
private MyCount myCount; //账户
privateint x; //存款金额
DrawThread(String name, MyCount myCount, int x) {
this.name = name;
this.myCount = myCount;
this.x = x;
}
publicvoid run() {
myCount.drawing(x, name);
}
}
/**
* 普通银行账户，不可透支
*/
class MyCount {
private String oid; //账号
privateint cash; //账户余额
MyCount(String oid, int cash) {
this.oid = oid;
this.cash = cash;
}
/**
* 存款
*
* @param x 操作金额
* @param name 操作人
*/
publicsynchronizedvoid saving(int x, String name) {
if (x > 0) {
cash += x; //存款
System.out.println(name + "存款" + x +"，当前余额为" + cash);
}
notifyAll(); //唤醒所有等待线程。
}
/**
* 取款
*
* @param x 操作金额
* @param name 操作人
*/
publicsynchronizedvoid drawing(int x, String name) {
if (cash - x < 0) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
} else {
cash -= x; //取款
System.out.println(name + "取款" + x +"，当前余额为" + cash);
}
notifyAll(); //唤醒所有存款操作
}
}
输出结果为：
李四存款3600，当前余额为13600
王五取款2700，当前余额为10900
老张存款600，当前余额为11500
老牛取款1300，当前余额为10200
胖子取款800，当前余额为9400
张三存款2000，当前余额为11400
Process finished with exit code 0
结合先前同步代码知识，举一反三，将此例改为同步代码块来实现，代码如下：
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* Java线程：改为同步代码块
*
* @author leizhimin 2009-11-5 10:57:29
*/
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
//创建并发访问的账户
MyCount myCount = new MyCount("95599200901215522", 10000);
//创建一个线程池
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
Thread t1 = new SaveThread("张三", myCount, 2000);
Thread t2 = new SaveThread("李四", myCount, 3600);
Thread t3 = new DrawThread("王五", myCount, 2700);
Thread t4 = new SaveThread("老张", myCount, 600);
Thread t5 = new DrawThread("老牛", myCount, 1300);
Thread t6 = new DrawThread("胖子", myCount, 800);
//执行各个线程
pool.execute(t1);
pool.execute(t2);
pool.execute(t3);
pool.execute(t4);
pool.execute(t5);
pool.execute(t6);
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
/**
* 存款线程类
*/
class SaveThreadextends Thread {
private String name; //操作人
private MyCount myCount; //账户
privateint x; //存款金额
SaveThread(String name, MyCount myCount, int x) {
this.name = name;
this.myCount = myCount;
this.x = x;
}
publicvoid run() {
myCount.saving(x, name);
}
}
/**
* 取款线程类
*/
class DrawThreadextends Thread {
private String name; //操作人
private MyCount myCount; //账户
privateint x; //存款金额
DrawThread(String name, MyCount myCount, int x) {
this.name = name;
this.myCount = myCount;
this.x = x;
}
publicvoid run() {
myCount.drawing(x, name);
}
}
/**
* 普通银行账户，不可透支
*/
class MyCount {
private String oid; //账号
privateint cash; //账户余额
MyCount(String oid, int cash) {
this.oid = oid;
this.cash = cash;
}
/**
* 存款
*
* @param x 操作金额
* @param name 操作人
*/
publicvoid saving(int x, String name) {
if (x > 0) {
synchronized (this) {
cash += x; //存款
System.out.println(name + "存款" + x +"，当前余额为" + cash);
notifyAll(); //唤醒所有等待线程。
}
}
}
/**
* 取款
*
* @param x 操作金额
* @param name 操作人
*/
publicsynchronizedvoid drawing(int x, String name) {
synchronized (this) {
if (cash - x < 0) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
} else {
cash -= x; //取款
System.out.println(name + "取款" + x +"，当前余额为" + cash);
}
}
notifyAll(); //唤醒所有存款操作
}
}
李四存款3600，当前余额为13600
王五取款2700，当前余额为10900
老张存款600，当前余额为11500
老牛取款1300，当前余额为10200
胖子取款800，当前余额为9400
张三存款2000，当前余额为11400
Process finished with exit code 0
对比以上三种方式，从控制角度上讲，第一种最灵活，第二种代码最简单，第三种容易犯错。
Java线程：新特征-原子量
所谓的原子量即操作变量的操作是“原子的”，该操作不可再分，因此是线程安全的。
为何要使用原子变量呢，原因是多个线程对单个变量操作也会引起一些问题。在Java5之前，可以通过volatile、synchronized关键字来解决并发访问的安全问题，但这样太麻烦。
Java5之后，专门提供了用来进行单变量多线程并发安全访问的工具包java.util.concurrent.atomic，其中的类也很简单。
下面给出一个反面例子（切勿模仿）：
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
/**
* Java线程：新特征-原子量
*
* @author leizhimin 2009-11-6 9:53:11
*/
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
Runnable t1 = new MyRunnable("张三", 2000);
Runnable t2 = new MyRunnable("李四", 3600);
Runnable t3 = new MyRunnable("王五", 2700);
Runnable t4 = new MyRunnable("老张", 600);
Runnable t5 = new MyRunnable("老牛", 1300);
Runnable t6 = new MyRunnable("胖子", 800);
//执行各个线程
pool.execute(t1);
pool.execute(t2);
pool.execute(t3);
pool.execute(t4);
pool.execute(t5);
pool.execute(t6);
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
class MyRunnableimplements Runnable {
privatestatic AtomicLong aLong =new AtomicLong(10000); //原子量，每个线程都可以自由操作
private String name; //操作人
privateint x; //操作数额
MyRunnable(String name, int x) {
this.name = name;
this.x = x;
}
publicvoid run() {
System.out.println(name + "执行了" + x +"，当前余额：" + aLong.addAndGet(x));
}
}
运行结果：
李四执行了3600，当前余额：13600
王五执行了2700，当前余额：16300
老张执行了600，当前余额：16900
老牛执行了1300，当前余额：18200
胖子执行了800，当前余额：19000
张三执行了2000，当前余额：21000
Process finished with exit code 0
张三执行了2000，当前余额：12000
王五执行了2700，当前余额：18300
老张执行了600，当前余额：18900
老牛执行了1300，当前余额：20200
胖子执行了800，当前余额：21000
李四执行了3600，当前余额：15600
Process finished with exit code 0
张三执行了2000，当前余额：12000
李四执行了3600，当前余额：15600
老张执行了600，当前余额：18900
老牛执行了1300，当前余额：20200
胖子执行了800，当前余额：21000
王五执行了2700，当前余额：18300
Process finished with exit code 0
从运行结果可以看出，虽然使用了原子量，但是程序并发访问还是有问题，那究竟问题出在哪里了？
这里要注意的一点是，原子量虽然可以保证单个变量在某一个操作过程的安全，但无法保证你整个代码块，或者整个程序的安全性。因此，通常还应该使用锁等同步机制来控制整个程序的安全性。
下面是对这个错误修正：
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
/**
* Java线程：新特征-原子量
*
* @author leizhimin 2009-11-6 9:53:11
*/
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
Lock lock = new ReentrantLock(false);
Runnable t1 = new MyRunnable("张三", 2000,lock);
Runnable t2 = new MyRunnable("李四", 3600,lock);
Runnable t3 = new MyRunnable("王五", 2700,lock);
Runnable t4 = new MyRunnable("老张", 600,lock);
Runnable t5 = new MyRunnable("老牛", 1300,lock);
Runnable t6 = new MyRunnable("胖子", 800,lock);
//执行各个线程
pool.execute(t1);
pool.execute(t2);
pool.execute(t3);
pool.execute(t4);
pool.execute(t5);
pool.execute(t6);
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
class MyRunnableimplements Runnable {
privatestatic AtomicLong aLong =new AtomicLong(10000); //原子量，每个线程都可以自由操作
private String name; //操作人
privateint x; //操作数额
private Lock lock;
MyRunnable(String name, int x,Lock lock) {
this.name = name;
this.x = x;
this.lock = lock;
}
publicvoid run() {
lock.lock();
System.out.println(name + "执行了" + x +"，当前余额：" + aLong.addAndGet(x));
lock.unlock();
}
}
执行结果：
张三执行了2000，当前余额：12000
王五执行了2700，当前余额：14700
老张执行了600，当前余额：15300
老牛执行了1300，当前余额：16600
胖子执行了800，当前余额：17400
李四执行了3600，当前余额：21000
Process finished with exit code 0
这里使用了一个对象锁，来控制对并发代码的访问。不管运行多少次，执行次序如何，最终余额均为21000，这个结果是正确的。
有关原子量的用法很简单，关键是对原子量的认识，原子仅仅是保证变量操作的原子性，但整个程序还需要考虑线程安全的。
Java线程：新特征-障碍器
Java5中，添加了障碍器类，为了适应一种新的设计需求，比如一个大型的任务，常常需要分配好多子任务去执行，只有当所有子任务都执行完成时候，才能执行主任务，这时候，就可以选择障碍器了。
障碍器是多线程并发控制的一种手段，用法很简单。下面给个例子：
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
/**
* Java线程：新特征-障碍器
*
* @author leizhimin 2009-11-6 10:50:10
*/
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
//创建障碍器，并设置MainTask为所有定数量的线程都达到障碍点时候所要执行的任务(Runnable)
CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(7,new MainTask());
new SubTask("A", cb).start();
new SubTask("B", cb).start();
new SubTask("C", cb).start();
new SubTask("D", cb).start();
new SubTask("E", cb).start();
new SubTask("F", cb).start();
new SubTask("G", cb).start();
}
}
/**
* 主任务
*/
class MainTask implements Runnable {
publicvoid run() {
System.out.println(">>>>主任务执行了！<<<<");
}
}
/**
* 子任务
*/
class SubTask extends Thread {
private String name;
private CyclicBarrier cb;
SubTask(String name, CyclicBarrier cb) {
this.name = name;
this.cb = cb;
}
publicvoid run() {
System.out.println("[子任务" + name +"]开始执行了！");
for (int i = 0; i < 999999; i++) ; //模拟耗时的任务
System.out.println("[子任务" + name +"]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！");
try {
//通知障碍器已经完成
cb.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
运行结果：
[子任务E]开始执行了！
[子任务E]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
[子任务F]开始执行了！
[子任务G]开始执行了！
[子任务F]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
[子任务G]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
[子任务C]开始执行了！
[子任务B]开始执行了！
[子任务C]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
[子任务D]开始执行了！
[子任务A]开始执行了！
[子任务D]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
[子任务B]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
[子任务A]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
>>>>主任务执行了！<<<<
Process finished with exit code 0
从执行结果可以看出，所有子任务完成的时候，主任务执行了，达到了控制的目标。
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Java线程详解(三)