Java:多線程學習

本文主要講了java中多線程的相關定義、多線程的使用方法、線程同步、線程的幾種狀態、線程之間的數據傳遞及線程函數用法等。

相關定義

首先講一下進程和線程的區別：
進程：每個進程都有獨立的代碼和數據空間（進程上下文），進程間的切換會有較大的開銷，一個進程包含1–n個線程。
線程：同一類線程共享代碼和數據空間，每個線程有獨立的運行棧和程序計數器(PC)，線程切換開銷小。

線程和進程一樣分爲五個階段：創建、就緒、運行、阻塞、終止。

多進程是指操作系統能同時運行多個任務（程序）。

多線程是指在同一程序中有多個順序流在執行。

java中要想實現多線程，有兩種方法
1.繼續Thread類
2.實現Runable接口。

注意：main方法其實也是一個線程。在java中所以的線程都是同時啓動的，至於什麼時候，哪個先執行，完全看誰先得到CPU的資源

在java中，每次程序運行至少啓動2個線程。一個是main線程，一個是垃圾收集線程。因爲每當使用java命令執行一個類的時候，實際上都會啓動一個ＪＶＭ，每一個ｊＶＭ實習在就是在操作系統中啓動了一個進程。

繼承Thread類.

public class Thread1 {
    public static void main(String[] args)
    {
        Demo d = new Demo();//創建好一個線程，並沒執行
        d.start();

        for(int x =0;x<10;x++)
            System.out.println("Hello World!---"+x);

    }
}
class Demo extends Thread
{
    public void run()
    {
        for(int x= 0;x<10;x++)
        System.out.println("demo run");
    }
}

運行結果

Hello World!---0
demo run
demo run
demo run
demo run
demo run
demo run
demo run
demo run
demo run
demo run
Hello World!---1
Hello World!---2
Hello World!---3
Hello World!---4
Hello World!---5
Hello World!---6
Hello World!---7
Hello World!---8
Hello World!---9

說明
程序啓動運行main時候，java虛擬機啓動一個進程，主線程main在main()調用時候被創建。隨着調用兩個對象的start方法，兩個線程也就啓動了，這樣，整個應用就在多線程下運行。

注意：start()方法的調用後並不是立即執行多線程代碼，而是使得該線程變爲可運行態（Runnable），什麼時候運行是由操作系統決定的。

從程序運行的結果可以發現，多線程程序是亂序執行。因此，只有亂序執行的代碼纔有必要設計爲多線程。

實際上所有的多線程代碼執行順序都是不確定的，每次執行的結果都是隨機的。

但是start方法重複調用的話，會出現java.lang.IllegalThreadStateException異常。

Demo d = new Demo();
Demo de=d;
d.start();
de.start();

Exception in thread "main" demo run
demo run
demo run
demo run
demo run
demo run
demo run
demo run
demo run
demo run
java.lang.IllegalThreadStateException
    at java.lang.Thread.start(Unknown Source)
    at com.hbl.thread.Thread1.main(Thread1.java:9)

實現Runable接口

public class Thread2 {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        new Thread(new RunnableDemo("C")).start();
        new Thread(new RunnableDemo("D")).start();
    }

}
class RunnableDemo implements Runnable{
    private String name;
    public RunnableDemo(String name) {
        this.name=name;
    }
    @Override
    public void run() {
          for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println(name + "運行  :  " + i);
                try {
                    Thread.sleep((int) Math.random() * 10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }       
    }   
}

運行結果

C運行  :  0
D運行  :  0
C運行  :  1
D運行  :  1
C運行  :  2
D運行  :  2
C運行  :  3
D運行  :  3
C運行  :  4
D運行  :  4

說明：
Thread2類通過實現Runnable接口，使得該類有了多線程類的特徵。run（）方法是多線程程序的一個約定。所有的多線程代碼都在run方法裏面。Thread類實際上也是實現了Runnable接口的類。

在啓動的多線程的時候，需要先通過Thread類的構造方法Thread(Runnable target) 構造出對象，然後調用Thread對象的start()方法來運行多線程代碼。

實際上所有的多線程代碼都是通過運行Thread的start()方法來運行的。因此，不管是擴展Thread類還是實現Runnable接口來實現多線程，最終還是通過Thread的對象的API來控制線程的。

兩種實現多線程方法的比較

實現Runnable接口比繼承Thread類所具有的優勢：
1.適合多個相同的程序代碼的線程去處理同一個資源
2.可以避免java中的單繼承的限制（接口的好處）
3.增加程序的健壯性，代碼可以被多個線程共享，代碼和數據獨立

線程狀態

1、新建狀態（New）：新創建了一個線程對象。t=new Thread;

2、就緒狀態（Runnable）：線程對象創建後，其他線程調用了該對象的start()方法。該狀態的線程位於可運行線程池中，變得可運行，等待獲取CPU的使用權。

3、運行狀態（Running）：就緒狀態的線程獲取了CPU，執行程序代碼。

4、阻塞狀態（Blocked）：阻塞狀態是線程因爲某種原因放棄CPU使用權，暫時停止運行。直到線程進入就緒狀態，纔有機會轉到運行狀態。阻塞的情況分三種：
等待阻塞：運行的線程執行wait()方法，JVM會把該線程放入等待池中。
同步阻塞：運行的線程在獲取對象的同步鎖時，若該同步鎖被別的線程佔用，則JVM會把該線程放入鎖池中。
其他阻塞：運行的線程執行sleep()或join()方法，或者發出了I/O請求時，JVM會把該線程置爲阻塞狀態。當sleep()狀態超時、join()等待線程終止或者超時、或者I/O處理完畢時，線程重新轉入就緒狀態。

5、死亡狀態（Dead）：線程執行完了或者因異常退出了run()方法，該線程結束生命週期。

線程調度

線程的調度

1、調整線程優先級：Java線程有優先級，優先級高的線程會獲得較多的運行機會。
Java線程的優先級用整數表示，取值範圍是1~10，Thread類有以下三個靜態常量：

• static int MAX_PRIORITY 線程可以具有的最高優先級，取值爲10。
• static int MIN_PRIORITY 線程可以具有的最低優先級，取值爲1。
• static int NORM_PRIORITY 分配給線程的默認優先級，取值爲5。

Thread類的setPriority()和getPriority()方法分別用來設置和獲取線程的優先級。

每個線程都有默認的優先級。主線程的默認優先級爲Thread.NORM_PRIORITY。
線程的優先級有繼承關係，比如A線程中創建了B線程，那麼B將和A具有相同的優先級。
JVM提供了10個線程優先級，但與常見的操作系統都不能很好的映射。如果希望程序能移植到各個操作系統中，應該僅僅使用Thread類有以下三個靜態常量作爲優先級，這樣能保證同樣的優先級採用了同樣的調度方式。

2、線程睡眠：Thread.sleep(long millis)方法，使線程轉到阻塞狀態。millis參數設定睡眠的時間，以毫秒爲單位。當睡眠結束後，就轉爲就緒（Runnable）狀態。sleep()平臺移植性好。

3、線程等待：Object類中的wait()方法，導致當前的線程等待，直到其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 喚醒方法。這個兩個喚醒方法也是Object類中的方法，行爲等價於調用 wait(0) 一樣。

4、線程讓步：Thread.yield() 方法，暫停當前正在執行的線程對象，把執行機會讓給相同或者更高優先級的線程。

5、線程加入：join()方法，等待其他線程終止。在當前線程中調用另一個線程的join()方法，則當前線程轉入阻塞狀態，直到另一個進程運行結束，當前線程再由阻塞轉爲就緒狀態。

6、線程喚醒：Object類中的notify()方法，喚醒在此對象監視器上等待的單個線程。如果所有線程都在此對象上等待，則會選擇喚醒其中一個線程。選擇是任意性的，並在對實現做出決定時發生。線程通過調用其中一個 wait 方法，在對象的監視器上等待。 直到當前的線程放棄此對象上的鎖定，才能繼續執行被喚醒的線程。被喚醒的線程將以常規方式與在該對象上主動同步的其他所有線程進行競爭；例如，喚醒的線程在作爲鎖定此對象的下一個線程方面沒有可靠的特權或劣勢。類似的方法還有一個notifyAll()，喚醒在此對象監視器上等待的所有線程。

注意：Thread中suspend()和resume()兩個方法在JDK1.5中已經廢除，不再介紹。因爲有死鎖傾向。

常用函數說明

join():指等待t線程終止

使用方式

join是Thread類的一個方法，啓動線程後直接調用，即join()的作用是：“等待該線程終止”，這裏需要理解的就是該線程是指的主線程等待子線程的終止。也就是在子線程調用了join()方法後面的代碼，只有等到子線程結束了才能執行。

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

爲什麼要用join()方法

在很多情況下，主線程生成並啓動了子線程，如果子線程裏要進行大量的耗時的運算，主線程往往將於子線程之前結束，但是如果主線程處理完其他的事務後，需要用到子線程的處理結果，也就是主線程需要等待子線程執行完成之後再結束，這個時候就要用到join()方法了。

不加join

public class Thread3 {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"主線程運行開始!");
        Thread3Demo mTh1=new Thread3Demo("A");
        Thread3Demo mTh2=new Thread3Demo("B");
        mTh1.start();
        mTh2.start();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主線程運行結束!");

    }

}
class Thread3Demo extends Thread{
    private String name;
    public Thread3Demo(String name) {
        super(name);
       this.name=name;
    }
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 線程運行開始!");
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("子線程"+name + "運行 : " + i);
            try {
                sleep((int) Math.random() * 10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 線程運行結束!");
    }
}

運行結果

main主線程運行開始!
main主線程運行結束!
A 線程運行開始!
子線程A運行 : 0
子線程A運行 : 1
B 線程運行開始!
子線程B運行 : 0
子線程B運行 : 1
子線程A運行 : 2
子線程B運行 : 2
子線程A運行 : 3
子線程B運行 : 3
子線程A運行 : 4
子線程B運行 : 4
A 線程運行結束!
B 線程運行結束!

加join

public class Thread3 {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"主線程運行開始!");
        Thread3Demo mTh1=new Thread3Demo("A");
        Thread3Demo mTh2=new Thread3Demo("B");
        mTh1.start();
        mTh2.start();
        try {
            mTh1.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            mTh2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主線程運行結束!");

    }

}

運行結果

main主線程運行開始!
A 線程運行開始!
B 線程運行開始!
子線程A運行 : 0
子線程B運行 : 0
子線程A運行 : 1
子線程B運行 : 1
子線程A運行 : 2
子線程B運行 : 2
子線程A運行 : 3
子線程B運行 : 3
子線程A運行 : 4
子線程B運行 : 4
A 線程運行結束!
B 線程運行結束!
main主線程運行結束!

yield():暫停當前正在執行的線程對象，並執行其他線程

Thread.yield()方法作用是：暫停當前正在執行的線程對象，並執行其他線程。
yield()應該做的是讓當前運行線程回到可運行狀態，以允許具有相同優先級的其他線程獲得運行機會。因此，使用yield()的目的是讓相同優先級的線程之間能適當的輪轉執行。但是，實際中無法保證yield()達到讓步目的，因爲讓步的線程還有可能被線程調度程序再次選中。

結論：yield()從未導致線程轉到等待/睡眠/阻塞狀態。在大多數情況下，yield()將導致線程從運行狀態轉到可運行狀態，但有可能沒有效果。可看上面的圖。

package com.hbl.thread;

public class Thread4 {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        ThreadYield yt1 = new ThreadYield("張三");
        ThreadYield yt2 = new ThreadYield("李四");
        yt1.start();
        yt2.start();
    }

}

class ThreadYield extends Thread {
    public ThreadYield(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 50; i++) {
            System.out.println("" + this.getName() + "-----" + i);
            // 當i爲30時，該線程就會把CPU時間讓掉，讓其他或者自己的線程執行（也就是誰先搶到誰執行）
            if (i == 30) {
                this.yield();
            }
        }

    }
}

運行結果：
第一種情況：李四（線程）當執行到30時會CPU時間讓掉，這時張三（線程）搶到CPU時間並執行。

第二種情況：李四（線程）當執行到30時會CPU時間讓掉，這時李四（線程）搶到CPU時間並執行。

張三-----1
李四-----1
張三-----2
李四-----2
張三-----3
李四-----3
張三-----4
李四-----4
李四-----5
李四-----6
李四-----7
李四-----8
李四-----9
李四-----10
李四-----11
李四-----12
李四-----13
李四-----14
李四-----15
李四-----16
李四-----17
李四-----18
李四-----19
李四-----20
李四-----21
李四-----22
李四-----23
李四-----24
李四-----25
李四-----26
李四-----27
李四-----28
李四-----29
李四-----30
張三-----5
張三-----6
張三-----7
張三-----8
張三-----9
張三-----10
張三-----11
張三-----12
張三-----13
張三-----14
張三-----15
張三-----16
張三-----17
張三-----18
張三-----19
張三-----20
張三-----21
張三-----22
張三-----23
張三-----24
張三-----25
張三-----26
張三-----27
張三-----28
張三-----29
張三-----30
李四-----31
張三-----31
張三-----32
張三-----33
張三-----34
張三-----35
張三-----36
張三-----37
張三-----38
張三-----39
張三-----40
張三-----41
張三-----42
張三-----43
張三-----44
張三-----45
張三-----46
張三-----47
張三-----48
張三-----49
張三-----50
李四-----32
李四-----33
李四-----34
李四-----35
李四-----36
李四-----37
李四-----38
李四-----39
李四-----40
李四-----41
李四-----42
李四-----43
李四-----44
李四-----45
李四-----46
李四-----47
李四-----48
李四-----49
李四-----50

sleep()和yield()的區別

sleep()和yield()的區別:sleep()使當前線程進入停滯狀態，所以執行sleep()的線程在指定的時間內肯定不會被執行；yield()只是使當前線程重新回到可執行狀態，所以執行yield()的線程有可能在進入到可執行狀態後馬上又被執行。

sleep 方法使當前運行中的線程睡眼一段時間，進入不可運行狀態，這段時間的長短是由程序設定的，yield 方法使當前線程讓出 CPU 佔有權，但讓出的時間是不可設定的。實際上，yield()方法對應瞭如下操作：先檢測當前是否有相同優先級的線程處於同可運行狀態，如有，則把 CPU 的佔有權交給此線程，否則，繼續運行原來的線程。所以yield()方法稱爲“退讓”，它把運行機會讓給了同等優先級的其他線程

另外，sleep 方法允許較低優先級的線程獲得運行機會，但 yield() 方法執行時，當前線程仍處在可運行狀態，所以，不可能讓出較低優先級的線程些時獲得 CPU 佔有權。在一個運行系統中，如果較高優先級的線程沒有調用 sleep 方法，又沒有受到 I\O 阻塞，那麼，較低優先級線程只能等待所有較高優先級的線程運行結束，纔有機會運行。

setPriority(): 更改線程的優先級

MIN_PRIORITY = 1
NORM_PRIORITY = 5
MAX_PRIORITY = 10

用法：

Thread4 t1 = new Thread4("t1");
Thread4 t2 = new Thread4("t2");
t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

interrupt():中斷某個線程

這種結束方式比較粗暴，如果t線程打開了某個資源還沒來得及關閉也就是run方法還沒有執行完就強制結束線程，會導致資源無法關閉

要想結束進程最好的辦法就是用sleep()函數的例子程序裏那樣，在線程類裏面用以個boolean型變量來控制run()方法什麼時候結束，run()方法一結束，該線程也就結束了。

wait()

Obj.wait()，與Obj.notify()必須要與synchronized(Obj)一起使用，也就是wait,與notify是針對已經獲取了Obj鎖進行操作，從語法角度來說就是Obj.wait(),Obj.notify必須在synchronized(Obj){…}語句塊內。從功能上來說wait就是說線程在獲取對象鎖後，主動釋放對象鎖，同時本線程休眠。直到有其它線程調用對象的notify()喚醒該線程，才能繼續獲取對象鎖，並繼續執行。相應的notify()就是對對象鎖的喚醒操作。但有一點需要注意的是notify()調用後，並不是馬上就釋放對象鎖的，而是在相應的synchronized(){}語句塊執行結束，自動釋放鎖後，JVM會在wait()對象鎖的線程中隨機選取一線程，賦予其對象鎖，喚醒線程，繼續執行。這樣就提供了在線程間同步、喚醒的操作。Thread.sleep()與Object.wait()二者都可以暫停當前線程，釋放CPU控制權，主要的區別在於Object.wait()在釋放CPU同時，釋放了對象鎖的控制。

單單在概念上理解清楚了還不夠，需要在實際的例子中進行測試才能更好的理解。對Object.wait()，Object.notify()的應用最經典的例子，應該是三線程打印ABC的問題了吧，這是一道比較經典的面試題，題目要求如下：
建立三個線程，A線程打印10次A，B線程打印10次B,C線程打印10次C，要求線程同時運行，交替打印10次ABC。這個問題用Object的wait()，notify()就可以很方便的解決。代碼如下：

package com.hbl.thread;

public class Thread5 implements Runnable {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Object a = new Object();
        Object b = new Object();
        Object c = new Object();
        Thread5 pa = new Thread5("A", c, a);
        Thread5 pb = new Thread5("B", a, b);
        Thread5 pc = new Thread5("C", b, c);

        new Thread(pa).start();
        Thread.sleep(100); // 確保按順序A、B、C執行
        new Thread(pb).start();
        Thread.sleep(100);
        new Thread(pc).start();
        Thread.sleep(100);
    }

    private String name;
    private Object prev;
    private Object self;

    private Thread5(String name, Object prev, Object self) {
        this.name = name;
        this.prev = prev;
        this.self = self;
    }

    @Override
    public void run() {
        int count = 10;
        while (count > 0) {
            synchronized (prev) {
                synchronized (self) {
                    System.out.print(name);
                    count--;

                    self.notify();
                }
                try {
                    prev.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }
    }
}

輸出結果

ABCABCABCABCABCABCABCABCABCABC

先來解釋一下其整體思路，從大的方向上來講，該問題爲三線程間的同步喚醒操作，主要的目的就是ThreadA->ThreadB->ThreadC->ThreadA循環執行三個線程。爲了控制線程執行的順序，那麼就必須要確定喚醒、等待的順序，所以每一個線程必須同時持有兩個對象鎖，才能繼續執行。一個對象鎖是prev，就是前一個線程所持有的對象鎖。還有一個就是自身對象鎖。主要的思想就是，爲了控制執行的順序，必須要先持有prev鎖，也就前一個線程要釋放自身對象鎖，再去申請自身對象鎖，兩者兼備時打印，之後首先調用self.notify()釋放自身對象鎖，喚醒下一個等待線程，再調用prev.wait()釋放prev對象鎖，終止當前線程，等待循環結束後再次被喚醒。運行上述代碼，可以發現三個線程循環打印ABC，共10次。程序運行的主要過程就是A線程最先運行，持有C,A對象鎖，後釋放A,C鎖，喚醒B。線程B等待A鎖，再申請B鎖，後打印B，再釋放B，A鎖，喚醒C，線程C等待B鎖，再申請C鎖，後打印C，再釋放C,B鎖，喚醒A。看起來似乎沒什麼問題，但如果你仔細想一下，就會發現有問題，就是初始條件，三個線程按照A,B,C的順序來啓動，按照前面的思考，A喚醒B，B喚醒C，C再喚醒A。但是這種假設依賴於JVM中線程調度、執行的順序。

wait和sleep區別

sleep（）方法
sleep()使當前線程進入停滯狀態（阻塞當前線程），讓出CUP的使用、目的是不讓當前線程獨自霸佔該進程所獲的CPU資源，以留一定時間給其他線程執行的機會;

sleep()是Thread類的Static(靜態)的方法；因此他不能改變對象的機鎖，所以當在一個Synchronized塊中調用Sleep()方法是，線程雖然休眠了，但是對象的機鎖並木有被釋放，其他線程無法訪問這個對象（即使睡着也持有對象鎖）。

在sleep()休眠時間期滿後，該線程不一定會立即執行，這是因爲其它線程可能正在運行而且沒有被調度爲放棄執行，除非此線程具有更高的優先級。

wait（）方法
wait()方法是Object類裏的方法；當一個線程執行到wait()方法時，它就進入到一個和該對象相關的等待池中，同時失去（釋放）了對象的機鎖（暫時失去機鎖，wait(long timeout)超時時間到後還需要返還對象鎖）；其他線程可以訪問；

wait()使用notify或者notifyAlll或者指定睡眠時間來喚醒當前等待池中的線程。

wiat()必須放在synchronized block中，否則會在program runtime時扔出”java.lang.IllegalMonitorStateException“異常。

共同點
1. 他們都是在多線程的環境下，都可以在程序的調用處阻塞指定的毫秒數，並返回。
2. wait()和sleep()都可以通過interrupt()方法 打斷線程的暫停狀態 ，從而使線程立刻拋出InterruptedException。
如果線程A希望立即結束線程B，則可以對線程B對應的Thread實例調用interrupt方法。如果此刻線程B正在wait/sleep /join，則線程B會立刻拋出InterruptedException，在catch() {} 中直接return即可安全地結束線程。
需要注意的是，InterruptedException是線程自己從內部拋出的，並不是interrupt()方法拋出的。對某一線程調用 interrupt()時，如果該線程正在執行普通的代碼，那麼該線程根本就不會拋出InterruptedException。但是，一旦該線程進入到 wait()/sleep()/join()後，就會立刻拋出InterruptedException 。

不同點：
1. Thread類的方法：sleep(),yield()等
Object的方法：wait()和notify()等
2. 每個對象都有一個鎖來控制同步訪問。Synchronized關鍵字可以和對象的鎖交互，來實現線程的同步。
sleep方法沒有釋放鎖，而wait方法釋放了鎖，使得其他線程可以使用同步控制塊或者方法。
3. wait，notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制塊裏面使用，而sleep可以在任何地方使用
4. sleep必須捕獲異常，而wait，notify和notifyAll不需要捕獲異常
所以sleep()和wait()方法的最大區別是：
　　　　sleep()睡眠時，保持對象鎖，仍然佔有該鎖；
　　　　而wait()睡眠時，釋放對象鎖。
但是wait()和sleep()都可以通過interrupt()方法打斷線程的暫停狀態，從而使線程立刻拋出InterruptedException（但不建議使用該方法）。

線程同步

1.synchronized關鍵字的作用域有二種
1）是某個對象實例內，synchronized aMethod(){}可以防止多個線程同時訪問這個對象的synchronized方法（如果一個對象有多個synchronized方法，只要一個線程訪問了其中的一個synchronized方法，其它線程不能同時訪問這個對象中任何一個synchronized方法）。這時，不同的對象實例的synchronized方法是不相干擾的。也就是說，其它線程照樣可以同時訪問相同類的另一個對象實例中的synchronized方法；

2）是某個類的範圍，synchronized static aStaticMethod{}防止多個線程同時訪問這個類中的synchronized static 方法。它可以對類的所有對象實例起作用。

2、除了方法前用synchronized關鍵字，synchronized關鍵字還可以用於方法中的某個區塊中，表示只對這個區塊的資源實行互斥訪問。用法是: synchronized(this){/區塊/}，它的作用域是當前對象；

3、synchronized關鍵字是不能繼承的，也就是說，基類的方法synchronized f(){} 在繼承類中並不自動是synchronized f(){}，而是變成了f(){}。繼承類需要你顯式的指定它的某個方法爲synchronized方法；

Java對多線程的支持與同步機制很方便，似乎看起來使用了synchronized關鍵字就可以輕鬆地解決多線程共享數據同步問題。到底如何？――還得對synchronized關鍵字的作用進行深入瞭解纔可定論。

總的說來，synchronized關鍵字可以作爲函數的修飾符，也可作爲函數內的語句，也就是平時說的同步方法和同步語句塊。如果再細的分類，synchronized可作用於instance變量、object reference（對象引用）、static函數和class literals(類名稱字面常量)身上。

在進一步闡述之前，我們需要明確幾點：

A．無論synchronized關鍵字加在方法上還是對象上，它取得的鎖都是對象，而不是把一段代碼或函數當作鎖――而且同步方法很可能還會被其他線程的對象訪問。

B．每個對象只有一個鎖（lock）與之相關聯。

C．實現同步是要很大的系統開銷作爲代價的，甚至可能造成死鎖，所以儘量避免無謂的同步控制。

接着來討論synchronized用到不同地方對代碼產生的影響：

假設P1、P2是同一個類的不同對象，這個類中定義了以下幾種情況的同步塊或同步方法，P1、P2就都可以調用它們。

1.把synchronized當作函數修飾符時，示例代碼如下：

Public synchronized void methodAAA()
{
//….
}

這也就是同步方法，那這時synchronized鎖定的是哪個對象呢？它鎖定的是調用這個同步方法對象。也就是說，當一個對象P1在不同的線程中執行這個同步方法時，它們之間會形成互斥，達到同步的效果。但是這個對象所屬的Class所產生的另一對象P2卻可以任意調用這個被加了synchronized關鍵字的方法。

上邊的示例代碼等同於如下代碼：

public void methodAAA()
{
    synchronized (this)      //  (1)
    {
       //…..
    }
}

(1)處的this指的是什麼呢？它指的就是調用這個方法的對象，如P1。可見同步方法實質是將synchronized作用於object reference。――那個拿到了P1對象鎖的線程，纔可以調用P1的同步方法，而對P2而言，P1這個鎖與它毫不相干，程序也可能在這種情形下襬脫同步機制的控制，造成數據混亂：

2.同步塊，示例代碼如下：

public void method3(SomeObject so) {
    synchronized(so){
       //…..
    }
}

這時，鎖就是so這個對象，誰拿到這個鎖誰就可以運行它所控制的那段代碼。當有一個明確的對象作爲鎖時，就可以這樣寫程序，但當沒有明確的對象作爲鎖，只是想讓一段代碼同步時，可以創建一個特殊的instance變量（它得是一個對象）來充當鎖：

class Foo implements Runnable{
    private byte[] lock = new byte[0];  // 特殊的instance變量
    Public void methodA(){
       synchronized(lock) { //… }
    }
//…..
}

注：零長度的byte數組對象創建起來將比任何對象都經濟――查看編譯後的字節碼：生成零長度的byte[]對象只需3條操作碼，而Object lock = new Object()則需要7行操作碼。

3．將synchronized作用於static 函數，示例代碼如下：

Class Foo{
    // 同步的static 函數
    public synchronized static void methodAAA(){

        //….

    }

    public void methodBBB(){
       synchronized(Foo.class)   //  class literal(類名稱字面常量)

    }

}

代碼中的methodBBB()方法是把class literal作爲鎖的情況，它和同步的static函數產生的效果是一樣的，取得的鎖很特別，是當前調用這個方法的對象所屬的類（Class，而不再是由這個Class產生的某個具體對象了）。

記得在《Effective Java》一書中看到過將 Foo.class和 P1.getClass()用於作同步鎖還不一樣，不能用P1.getClass()來達到鎖這個Class的目的。P1指的是由Foo類產生的對象。

可以推斷：如果一個類中定義了一個synchronized的static函數A，也定義了一個synchronized 的instance函數B，那麼這個類的同一對象Obj在多線程中分別訪問A和B兩個方法時，不會構成同步，因爲它們的鎖都不一樣。A方法的鎖是Obj這個對象，而B的鎖是Obj所屬的那個Class。

線程同步總結
1、線程同步的目的是爲了保護多個線程反問一個資源時對資源的破壞。

2、線程同步方法是通過鎖來實現，每個對象都有切僅有一個鎖，這個鎖與一個特定的對象關聯，線程一旦獲取了對象鎖，其他訪問該對象的線程就無法再訪問該對象的其他非同步方法。

3、對於靜態同步方法，鎖是針對這個類的，鎖對象是該類的Class對象。靜態和非靜態方法的鎖互不干預。一個線程獲得鎖，當在一個同步方法中訪問另外對象上的同步方法時，會獲取這兩個對象鎖。

4、對於同步，要時刻清醒在哪個對象上同步，這是關鍵。

5、編寫線程安全的類，需要時刻注意對多個線程競爭訪問資源的邏輯和安全做出正確的判斷，對“原子”操作做出分析，並保證原子操作期間別的線程無法訪問競爭資源。

6、當多個線程等待一個對象鎖時，沒有獲取到鎖的線程將發生阻塞。

7、死鎖是線程間相互等待鎖鎖造成的，在實際中發生的概率非常的小。真讓你寫個死鎖程序，不一定好使，呵呵。但是，一旦程序發生死鎖，程序將死掉。

線程數據傳遞

在傳統的同步開發模式下，當我們調用一個函數時，通過這個函數的參數將數據傳入，並通過這個函數的返回值來返回最終的計算結果。但在多線程的異步開發模式下，數據的傳遞和返回和同步開發模式有很大的區別。由於線程的運行和結束是不可預料的，因此，在傳遞和返回數據時就無法象函數一樣通過函數參數和return語句來返回數據。

通過構造方法傳遞數據

在創建線程時，必須要建立一個Thread類的或其子類的實例。因此，我們不難想到在調用start方法之前通過線程類的構造方法將數據傳入線程。並將傳入的數據使用類變量保存起來，以便線程使用(其實就是在run方法中使用)。下面的代碼演示瞭如何通過構造方法來傳遞數據：

package mythread; 
public class MyThread1 extends Thread { 
    private String name; 
    public MyThread1(String name){ 
        this.name = name; 
    } 
    public void run(){ 
        System.out.println("hello " + name); 
    } 
    public static void main(String[] args){ 
        Thread thread = new MyThread1("world"); 
        thread.start(); 
    } 
} 

由於這種方法是在創建線程對象的同時傳遞數據的，因此，在線程運行之前這些數據就就已經到位了，這樣就不會造成數據在線程運行後才傳入的現象。如果要傳遞更復雜的數據，可以使用集合、類等數據結構。使用構造方法來傳遞數據雖然比較安全，但如果要傳遞的數據比較多時，就會造成很多不便。由於Java沒有默認參數，要想實現類似默認參數的效果，就得使用重載，這樣不但使構造方法本身過於複雜，又會使構造方法在數量上大增。因此，要想避免這種情況，就得通過類方法或類變量來傳遞數據。

通過變量和方法傳遞數據

向對象中傳入數據一般有兩次機會，第一次機會是在建立對象時通過構造方法將數據傳入，另外一次機會就是在類中定義一系列的public的方法或變量（也可稱之爲字段）。然後在建立完對象後，通過對象實例逐個賦值。下面的代碼是對MyThread1類的改版，使用了一個setName方法來設置 name變量：

package mythread; 
public class MyThread2 implements Runnable { 
    private String name; 
    public void setName(String name) { 
        this.name = name; 
    } 
    public void run() { 
        System.out.println("hello " + name); 
    } 
    public static void main(String[] args) { 
        MyThread2 myThread = new MyThread2(); 
        myThread.setName("world"); 
        Thread thread = new Thread(myThread); 
        thread.start(); 
    } 
} 

通過回調函數傳遞數據

上面討論的兩種向線程中傳遞數據的方法是最常用的。但這兩種方法都是main方法中主動將數據傳入線程類的。這對於線程來說，是被動接收這些數據的。然而，在有些應用中需要在線程運行的過程中動態地獲取數據，如在下面代碼的run方法中產生了3個隨機數，然後通過Work類的process方法求這三個隨機數的和，並通過Data類的value將結果返回。從這個例子可以看出，在返回value之前，必須要得到三個隨機數。也就是說，這個 value是無法事先就傳入線程類的。

package mythread; 
class Data { 
    public int value = 0; 
} 
class Work { 
    public void process(Data data, Integer numbers) { 
        for (int n : numbers) { 
            data.value += n; 
        } 
    } 
} 
public class MyThread3 extends Thread { 
    private Work work; 
    public MyThread3(Work work) { 
        this.work = work; 
    } 
    public void run() { 
        java.util.Random random = new java.util.Random(); 
        Data data = new Data(); 
        int n1 = random.nextInt(1000); 
        int n2 = random.nextInt(2000); 
        int n3 = random.nextInt(3000); 
        work.process(data, n1, n2, n3); // 使用回調函數 
        System.out.println(String.valueOf(n1) + "+" +String.valueOf(n2) + "+" + String.valueOf(n3) + "=" +data.value); 
    } 
    public static void main(String[] args) { 
        Thread thread = new MyThread3(new Work()); 
        thread.start(); 
    } 
}