【Java多线程系列】线程并发与线程忙等待

小灰灰 2022-06-06 06:20 390阅读 0赞

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# 1.前言： #

说到Java线程大家应该都听说过，但真正了解和熟悉线程，却并不容易。从这篇文章开始，我将以自学和实践的方式，和大家一起学习线程的内容。本篇主要讲**java线程的并发和忙等待。**

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# 2.正题： #

java线程最基本的两个内容在这里提一下，那就是线程的创建以及生命周期。

①java线程的创建：可以通过继承Thread类或实现Runnable接口。

②线程的生命周期：线程的创建（初始化）→调用start方法（等待cpu分配资源）→得到资源后运行run方法→阻塞（可能被sleep，wait进入阻塞状态，可通过interrupt或notify唤醒）→线程死亡（线程内程序运行完毕后）。

线程因为运行时，数据都是存在每个线程的各自的堆栈之中，而由于现在计算机的硬件结构原因，很多数据甚至是先存在线程各自CPU缓存和CPU寄存器中，所以在多个线程进行共享资源的写入问题上，就会出现所谓的线程安全问题。例如：

package com.jokerchen.test;
    
    /**
     * 线程安全问题
     * @author Administrator
     *
     */
    public class ThreadDemo {
    	
    	private int count = 0;
    	
    	public int add()
    	{
    		return count++;
    	}
    	
    	class ActionThread extends Thread
    	{
    		public ActionThread(String name)
    		{
    			this.setName(name);
    		}
    		
    		@Override
    		public void run() {
    			// TODO Auto-generated method stub
    			int num = add();
    			System.out.println("当前线程为："+Thread.currentThread().getName()+",现在count等于："+count);
    		}
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) {
    		ThreadDemo threadDemo = new ThreadDemo();
    		ActionThread at_one = threadDemo.new ActionThread("AA");
    		ActionThread at_two = threadDemo.new ActionThread("BB");
    		at_one.start();
    		at_two.start();
    	}
    	
    }

（这里偷个懒，直接用的内部类来创建的线程类对象）结果为：

![Center][] ![Center 1][]

很奇怪，这里出现了两种结果对不对。而这里就是因为线程数据的存储问题，因其中一个线程的改写数据，没有及时更新到主存中，导致其他的线程也没有识别更新后的数据。

在说说并发和并行。个人理解：并发就是指多个线程在一时间段内通过cup资源的分配切换来运行；而并行则是指多个线程在同一时刻同时运行。就比如最经典的卖票实例：

package com.jokerchen.test;
    
    public class ThreadTest {
    	
    	class Ticket implements Runnable
    	{
    		public int num = 100;
    		@Override
    		public void run() {
    			// TODO Auto-generated method stub
    			while(num > 0){
    				try {
    					Thread.currentThread().sleep(10);
    				} catch (InterruptedException e) {
    					// TODO Auto-generated catch block
    					e.printStackTrace();
    				}
    				num--;
    				System.out.println("当前线程为："+Thread.currentThread().getName()+",目前所剩票数为:"+num);
    			}
    			
    		}
    		
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) {
    		Ticket tt = new ThreadTest().new Ticket();
    		new Thread(tt,"AA").start();
    		new Thread(tt,"BB").start();
    		
    	}
    	
    }

结果如下：

**![Center 2][]  
![Center 3][]**

大家也能看到，出现了同号票和负数票。这就是在线程切换时所产生的并发问题。这是因为在线程切换期间，因为票数做减法操作时，还没来及的判断和打印，另外的线程就已经运行了。那么此时我们需要加入同步块来解决这种情况：

class Ticket implements Runnable
    	{
    		public int num = 100;
    		@Override
    		public void run() {
    			// TODO Auto-generated method stub
    			while(true){
    				try {
    					Thread.currentThread().sleep(10);
    				} catch (InterruptedException e) {
    					// TODO Auto-generated catch block
    					e.printStackTrace();
    				}
    				synchronized (this) {
    					num--;
    					if(num < 0) break;
    					System.out.println("当前线程为："+Thread.currentThread().getName()+",目前所剩票数为:"+num);
    				}
    				
    			}
    			
    		}
    		
    	}

那么此时的重票和负票情况，就得以解决了，结果如下：

**![Center 4][]**

再来谈下线程的忙等待情形。忙等待即是一个线程在等待另外一个线程所给出的信号，而这个信号必然是在一个共享对象中存在的，这样才能达到多线程的信息共享。当等到信号之后才会进行下一步运行的情况。当然，这里也就涉及到了另外一种情况，如果一直等不到呢，那么就会进入我们常说的 死锁 状态。下面来看一下我所写的忙等待实例：

**实体类（共享对象）代码**

package com.jokerchen.test;
    
    public class MyProcess {
    	
    	private boolean flag = false;
    	
    	public synchronized boolean getProcess()
    	{
    		return this.flag;
    	}
    	
    	public synchronized void setProcess(boolean bool)
    	{
    		this.flag = bool;
    	}
    	
    }

**实现类**

package com.jokerchen.test;
    
    public class BusyWait {
    	
    	
    	/**
    	 * 忙等待
    	 */
    	public static void main(String[] args) {
    		//实例共享对象
    		final MyProcess mp = new MyProcess();
    		Thread thread1 = new Thread("AA"){
    			@Override
    			public void run() {
    				// TODO Auto-generated method stub
    				
    				try {
    					//睡眠五秒
    					Thread.currentThread().sleep(5000);
    					mp.setProcess(true);
    					System.out.println("当前线程为:"+Thread.currentThread().getName()+",并已设置共享对象信号属性flag为true！");
    				} catch (InterruptedException e) {
    					// TODO Auto-generated catch block
    					e.printStackTrace();
    				}
    			}
    		};
    		
    		Thread thread2 = new Thread("BB")
    		{
    			@Override
    			public void run() {
    				// TODO Auto-generated method stub
    				//等待其他线程的信号
    				while (true) {
    					//睡眠1秒
    					try {
    						Thread.currentThread().sleep(1000);
    					} catch (InterruptedException e) {
    						// TODO Auto-generated catch block
    						e.printStackTrace();
    					}
    					if(mp.getProcess())
    					{
    						System.out.println("当前线程为:"+Thread.currentThread().getName()+",已经获得其他线程的信号！");
    						break;
    					}
    					else
    					{
    						System.out.println("当前线程为:"+Thread.currentThread().getName()+",正在等待其他线程的信号......");	
    					}
    				}
    			}
    		};
    		
    		//开始忙等待....
    		thread1.start();
    		thread2.start();
    	}
    	
    }

**运行结果如下：**

**![Center 5][]**

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# **3.总结** #

多线程使用起来，有时候能简化我们的运行程序。当然，在多数情况下，还是比单体运行程序要复杂一些，所以需要注意很多问题。因博主也是刚开始深入学习和熟悉多线程，所以文章中可能有不足或者有太正确的观点，希望大家在借鉴之时也能提出宝贵的意见，让我们一起学习一起进步。。

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[Center 2]: /images/20220606/1ce6b6d2c9a74141abe99c77573ab2c2.png
[Center 3]: /images/20220606/41ac14b42026470ba59ab81fc9f0ebd3.png
[Center 4]: /images/20220606/e63ad6b8cc2e435eb8899307deeb356d.png
[Center 5]: /images/20220606/1541d48143c040acbfe407ce27f767cb.png
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