線程的創建和啓動
java語言已經內置了多線程支持，所有實現Runnable接口的類都可被啓動一個新線程，新線程會執行該實例的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，這個實例就不能再重新啓動，只能重新生成一個新實例，再啓動一個新線程。
Thread類是實現了Runnable接口的一個實例，它代表一個線程的實例，並且，啓動線程的唯一方法就是通過Thread類的start()實例方法：
Thread t = new Thread();
t.start();
start()方法是一個native方法，它將啓動一個新線程，並執行run()方法。Thread類默認的run()方法什麼也不做就退出了。注意：直接調用run()方法並不會啓動一個新線程，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，就可以啓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()");
}
}
在合適的地方啓動線程：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接口：
public class MyThread extends OtherClass implements Runnable {
public run() {
System.out.println("MyThread.run()");
}
}
爲了啓動MyThread，需要首先實例化一個Thread，並傳入自己的MyThread實例：
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源代碼：
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
線程還有一些Name, ThreadGroup, isDaemon等設置，由於和線程設計模式關聯很少，這裏就不多說了。
線程同步
由於同一進程內的多個線程共享內存空間，在Java中，就是共享實例，當多個線程試圖同時修改某個實例的內容時，就會造成衝突，因此，線程必須實現共享互斥，使多線程同步。
最簡單的同步是將一個方法標記爲synchronized，對同一個實例來說，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實例的任意一個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，只有同一實例的synchronized方法同一時間只能被一個線程執行，不同實例的synchronized方法是可以併發的。例如，class A定義了synchronized方法sync()，則不同實例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享資源是一間屋子，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（使用共享資源）。
Java語言規範內置了對多線程的支持。對於Java程序來說，每一個對象實例都有一把“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代碼段，該區域爲“危險區域”，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實例的鎖。
退出synchronized塊時，線程擁有的鎖自動釋放，於是，別的線程又可以獲取該鎖了。
爲了提高性能，不一定要鎖定this，例如，SharedResource有兩個獨立變化的變量：
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()。爲了提高性能，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;
}
}
}
java語言已經內置了多線程支持，所有實現Runnable接口的類都可被啓動一個新線程，新線程會執行該實例的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，這個實例就不能再重新啓動，只能重新生成一個新實例，再啓動一個新線程。
Thread類是實現了Runnable接口的一個實例，它代表一個線程的實例，並且，啓動線程的唯一方法就是通過Thread類的start()實例方法：
Thread t = new Thread();
t.start();
start()方法是一個native方法，它將啓動一個新線程，並執行run()方法。Thread類默認的run()方法什麼也不做就退出了。注意：直接調用run()方法並不會啓動一個新線程，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，就可以啓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()");
}
}
在合適的地方啓動線程：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接口：
public class MyThread extends OtherClass implements Runnable {
public run() {
System.out.println("MyThread.run()");
}
}
爲了啓動MyThread，需要首先實例化一個Thread，並傳入自己的MyThread實例：
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源代碼：
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
線程還有一些Name, ThreadGroup, isDaemon等設置，由於和線程設計模式關聯很少，這裏就不多說了。
線程同步
由於同一進程內的多個線程共享內存空間，在Java中，就是共享實例，當多個線程試圖同時修改某個實例的內容時，就會造成衝突，因此，線程必須實現共享互斥，使多線程同步。
最簡單的同步是將一個方法標記爲synchronized，對同一個實例來說，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實例的任意一個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，只有同一實例的synchronized方法同一時間只能被一個線程執行，不同實例的synchronized方法是可以併發的。例如，class A定義了synchronized方法sync()，則不同實例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享資源是一間屋子，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（使用共享資源）。
Java語言規範內置了對多線程的支持。對於Java程序來說，每一個對象實例都有一把“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代碼段，該區域爲“危險區域”，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實例的鎖。
退出synchronized塊時，線程擁有的鎖自動釋放，於是，別的線程又可以獲取該鎖了。
爲了提高性能，不一定要鎖定this，例如，SharedResource有兩個獨立變化的變量：
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()。爲了提高性能，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;
}
}
}
wait()/notify()
通常，多線程之間需要協調工作。例如，瀏覽器的一個顯示圖片的線程displayThread想要執行顯示圖片的任務，必須等待下載線程downloadThread將該圖片下載完畢。如果圖片還沒有下載完，displayThread可以暫停，當downloadThread完成了任務後，再通知displayThread“圖片準備完畢，可以顯示了”，這時，displayThread繼續執行。
以上邏輯簡單的說就是：如果條件不滿足，則等待。當條件滿足時，等待該條件的線程將被喚醒。在Java中，這個機制的實現依賴於wait/notify。等待機制與鎖機制是密切關聯的。例如：
synchronized(obj) {
while(!condition) {
obj.wait();
}
obj.doSomething();
}
當線程A獲得了obj鎖後，發現條件condition不滿足，無法繼續下一處理，於是線程A就wait()。
在另一線程B中，如果B更改了某些條件，使得線程A的condition條件滿足了，就可以喚醒線程A：
synchronized(obj) {
condition = true;
obj.notify();
}
需要注意的概念是：
# 調用obj的wait(), notify()方法前，必須獲得obj鎖，也就是必須寫在synchronized(obj) {...} 代碼段內。
# 調用obj.wait()後，線程A就釋放了obj的鎖，否則線程B無法獲得obj鎖，也就無法在synchronized(obj) {...} 代碼段內喚醒A。
# 當obj.wait()方法返回後，線程A需要再次獲得obj鎖，才能繼續執行。
# 如果A1,A2,A3都在obj.wait()，則B調用obj.notify()只能喚醒A1,A2,A3中的一個（具體哪一個由JVM決定）。
# obj.notifyAll()則能全部喚醒A1,A2,A3，但是要繼續執行obj.wait()的下一條語句，必須獲得obj鎖，因此，A1,A2,A3只有一個有機會獲得鎖繼續執行，例如A1，其餘的需要等待A1釋放obj鎖之後才能繼續執行。
# 當B調用obj.notify/notifyAll的時候，B正持有obj鎖，因此，A1,A2,A3雖被喚醒，但是仍無法獲得obj鎖。直到B退出synchronized塊，釋放obj鎖後，A1,A2,A3中的一個纔有機會獲得鎖繼續執行。
wait()/sleep()的區別
前面講了wait/notify機制，Thread還有一個sleep()靜態方法，它也能使線程暫停一段時間。sleep與wait的不同點是：sleep並不釋放鎖，並且sleep的暫停和wait暫停是不一樣的。obj.wait會使線程進入obj對象的等待集合中並等待喚醒。
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。
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。
GuardedSuspention
GuardedSuspention模式主要思想是：
當條件不滿足時，線程等待，直到條件滿足時，等待該條件的線程被喚醒。
我們設計一個客戶端線程和一個服務器線程，客戶端線程不斷髮送請求給服務器線程，服務器線程不斷處理請求。當請求隊列爲空時，服務器線程就必須等待，直到客戶端發送了請求。
先定義一個請求隊列：Queue
package com.crackj2ee.thread;
import java.util.*;
public class Queue {
private List queue = new LinkedList();
public synchronized Request getRequest() {
while(queue.size()==0) {
try {
this.wait();
}
catch(InterruptedException ie) {
return null;
}
}
return (Request)queue.remove(0);
}
public synchronized void putRequest(Request request) {
queue.add(request);
this.notifyAll();
}
}
藍色部分就是服務器線程的等待條件，而客戶端線程在放入了一個request後，就使服務器線程等待條件滿足，於是喚醒服務器線程。
客戶端線程：ClientThread
package com.crackj2ee.thread;
public class ClientThread extends Thread {
private Queue queue;
private String clientName;
public ClientThread(Queue queue, String clientName) {
this.queue = queue;
this.clientName = clientName;
}
public String toString() {
return "[ClientThread-" + clientName + "]";
}
public void run() {
for(int i=0; i<100; i++) {
Request request = new Request("" + (long)(Math.random()*10000));
System.out.println(this + " send request: " + request);
queue.putRequest(request);
try {
Thread.sleep((long)(Math.random() * 10000 + 1000));
}
catch(InterruptedException ie) {
}
}
System.out.println(this + " shutdown.");
}
}
服務器線程：ServerThread
package com.crackj2ee.thread;
public class ServerThread extends Thread {
private boolean stop = false;
private Queue queue;
public ServerThread(Queue queue) {
this.queue = queue;
}
public void shutdown() {
stop = true;
this.interrupt();
try {
this.join();
}
catch(InterruptedException ie) {}
}
public void run() {
while(!stop) {
Request request = queue.getRequest();
System.out.println("[ServerThread] handle request: " + request);
try {
Thread.sleep(2000);
}
catch(InterruptedException ie) {}
}
System.out.println("[ServerThread] shutdown.");
}
}
服務器線程在紅色部分可能會阻塞，也就是說，Queue.getRequest是一個阻塞方法。這和java標準庫的許多IO方法類似。
最後，寫一個Main來啓動他們：
package com.crackj2ee.thread;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Queue queue = new Queue();
ServerThread server = new ServerThread(queue);
server.start();
ClientThread[] clients = new ClientThread[5];
for(int i=0; i<clients.length; i++) {
clients[i] = new ClientThread(queue, ""+i);
clients[i].start();
}
try {
Thread.sleep(100000);
}
catch(InterruptedException ie) {}
server.shutdown();
}
}
我們啓動了5個客戶端線程和一個服務器線程，運行結果如下：
[ClientThread-0] send request: Request-4984
[ServerThread] handle request: Request-4984
[ClientThread-1] send request: Request-2020
[ClientThread-2] send request: Request-8980
[ClientThread-3] send request: Request-5044
[ClientThread-4] send request: Request-548
[ClientThread-4] send request: Request-6832
[ServerThread] handle request: Request-2020
[ServerThread] handle request: Request-8980
[ServerThread] handle request: Request-5044
[ServerThread] handle request: Request-548
[ClientThread-4] send request: Request-1681
[ClientThread-0] send request: Request-7859
[ClientThread-3] send request: Request-3926
[ServerThread] handle request: Request-6832
[ClientThread-2] send request: Request-9906
......
可以觀察到ServerThread處理來自不同客戶端的請求。
思考
Q: 服務器線程的wait條件while(queue.size()==0)能否換成if(queue.size()==0)?
A: 在這個例子中可以，因爲服務器線程只有一個。但是，如果服務器線程有多個（例如Web應用程序有多個線程處理併發請求，這非常普遍），就會造成嚴重問題。
Q: 能否用sleep(1000)代替wait()?
A: 絕對不可以。sleep()不會釋放鎖，因此sleep期間別的線程根本沒有辦法調用getRequest()和putRequest()，導致所有相關線程都被阻塞。
Q: (Request)queue.remove(0)可以放到synchronized() {}塊外面嗎？
A: 不可以。因爲while()是測試queue，remove()是使用queue，兩者是一個原子操作，不能放在synchronized外面。
總結
多線程設計看似簡單，實際上必須非常仔細地考慮各種鎖定/同步的條件，稍不小心，就可能
通常，多線程之間需要協調工作。例如，瀏覽器的一個顯示圖片的線程displayThread想要執行顯示圖片的任務，必須等待下載線程downloadThread將該圖片下載完畢。如果圖片還沒有下載完，displayThread可以暫停，當downloadThread完成了任務後，再通知displayThread“圖片準備完畢，可以顯示了”，這時，displayThread繼續執行。
以上邏輯簡單的說就是：如果條件不滿足，則等待。當條件滿足時，等待該條件的線程將被喚醒。在Java中，這個機制的實現依賴於wait/notify。等待機制與鎖機制是密切關聯的。例如：
synchronized(obj) {
while(!condition) {
obj.wait();
}
obj.doSomething();
}
當線程A獲得了obj鎖後，發現條件condition不滿足，無法繼續下一處理，於是線程A就wait()。
在另一線程B中，如果B更改了某些條件，使得線程A的condition條件滿足了，就可以喚醒線程A：
synchronized(obj) {
condition = true;
obj.notify();
}
需要注意的概念是：
# 調用obj的wait(), notify()方法前，必須獲得obj鎖，也就是必須寫在synchronized(obj) {...} 代碼段內。
# 調用obj.wait()後，線程A就釋放了obj的鎖，否則線程B無法獲得obj鎖，也就無法在synchronized(obj) {...} 代碼段內喚醒A。
# 當obj.wait()方法返回後，線程A需要再次獲得obj鎖，才能繼續執行。
# 如果A1,A2,A3都在obj.wait()，則B調用obj.notify()只能喚醒A1,A2,A3中的一個（具體哪一個由JVM決定）。
# obj.notifyAll()則能全部喚醒A1,A2,A3，但是要繼續執行obj.wait()的下一條語句，必須獲得obj鎖，因此，A1,A2,A3只有一個有機會獲得鎖繼續執行，例如A1，其餘的需要等待A1釋放obj鎖之後才能繼續執行。
# 當B調用obj.notify/notifyAll的時候，B正持有obj鎖，因此，A1,A2,A3雖被喚醒，但是仍無法獲得obj鎖。直到B退出synchronized塊，釋放obj鎖後，A1,A2,A3中的一個纔有機會獲得鎖繼續執行。
wait()/sleep()的區別
前面講了wait/notify機制，Thread還有一個sleep()靜態方法，它也能使線程暫停一段時間。sleep與wait的不同點是：sleep並不釋放鎖，並且sleep的暫停和wait暫停是不一樣的。obj.wait會使線程進入obj對象的等待集合中並等待喚醒。
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。
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。
GuardedSuspention
GuardedSuspention模式主要思想是：
當條件不滿足時，線程等待，直到條件滿足時，等待該條件的線程被喚醒。
我們設計一個客戶端線程和一個服務器線程，客戶端線程不斷髮送請求給服務器線程，服務器線程不斷處理請求。當請求隊列爲空時，服務器線程就必須等待，直到客戶端發送了請求。
先定義一個請求隊列：Queue
package com.crackj2ee.thread;
import java.util.*;
public class Queue {
private List queue = new LinkedList();
public synchronized Request getRequest() {
while(queue.size()==0) {
try {
this.wait();
}
catch(InterruptedException ie) {
return null;
}
}
return (Request)queue.remove(0);
}
public synchronized void putRequest(Request request) {
queue.add(request);
this.notifyAll();
}
}
藍色部分就是服務器線程的等待條件，而客戶端線程在放入了一個request後，就使服務器線程等待條件滿足，於是喚醒服務器線程。
客戶端線程：ClientThread
package com.crackj2ee.thread;
public class ClientThread extends Thread {
private Queue queue;
private String clientName;
public ClientThread(Queue queue, String clientName) {
this.queue = queue;
this.clientName = clientName;
}
public String toString() {
return "[ClientThread-" + clientName + "]";
}
public void run() {
for(int i=0; i<100; i++) {
Request request = new Request("" + (long)(Math.random()*10000));
System.out.println(this + " send request: " + request);
queue.putRequest(request);
try {
Thread.sleep((long)(Math.random() * 10000 + 1000));
}
catch(InterruptedException ie) {
}
}
System.out.println(this + " shutdown.");
}
}
服務器線程：ServerThread
package com.crackj2ee.thread;
public class ServerThread extends Thread {
private boolean stop = false;
private Queue queue;
public ServerThread(Queue queue) {
this.queue = queue;
}
public void shutdown() {
stop = true;
this.interrupt();
try {
this.join();
}
catch(InterruptedException ie) {}
}
public void run() {
while(!stop) {
Request request = queue.getRequest();
System.out.println("[ServerThread] handle request: " + request);
try {
Thread.sleep(2000);
}
catch(InterruptedException ie) {}
}
System.out.println("[ServerThread] shutdown.");
}
}
服務器線程在紅色部分可能會阻塞，也就是說，Queue.getRequest是一個阻塞方法。這和java標準庫的許多IO方法類似。
最後，寫一個Main來啓動他們：
package com.crackj2ee.thread;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Queue queue = new Queue();
ServerThread server = new ServerThread(queue);
server.start();
ClientThread[] clients = new ClientThread[5];
for(int i=0; i<clients.length; i++) {
clients[i] = new ClientThread(queue, ""+i);
clients[i].start();
}
try {
Thread.sleep(100000);
}
catch(InterruptedException ie) {}
server.shutdown();
}
}
我們啓動了5個客戶端線程和一個服務器線程，運行結果如下：
[ClientThread-0] send request: Request-4984
[ServerThread] handle request: Request-4984
[ClientThread-1] send request: Request-2020
[ClientThread-2] send request: Request-8980
[ClientThread-3] send request: Request-5044
[ClientThread-4] send request: Request-548
[ClientThread-4] send request: Request-6832
[ServerThread] handle request: Request-2020
[ServerThread] handle request: Request-8980
[ServerThread] handle request: Request-5044
[ServerThread] handle request: Request-548
[ClientThread-4] send request: Request-1681
[ClientThread-0] send request: Request-7859
[ClientThread-3] send request: Request-3926
[ServerThread] handle request: Request-6832
[ClientThread-2] send request: Request-9906
......
可以觀察到ServerThread處理來自不同客戶端的請求。
思考
Q: 服務器線程的wait條件while(queue.size()==0)能否換成if(queue.size()==0)?
A: 在這個例子中可以，因爲服務器線程只有一個。但是，如果服務器線程有多個（例如Web應用程序有多個線程處理併發請求，這非常普遍），就會造成嚴重問題。
Q: 能否用sleep(1000)代替wait()?
A: 絕對不可以。sleep()不會釋放鎖，因此sleep期間別的線程根本沒有辦法調用getRequest()和putRequest()，導致所有相關線程都被阻塞。
Q: (Request)queue.remove(0)可以放到synchronized() {}塊外面嗎？
A: 不可以。因爲while()是測試queue，remove()是使用queue，兩者是一個原子操作，不能放在synchronized外面。
總結
多線程設計看似簡單，實際上必須非常仔細地考慮各種鎖定/同步的條件，稍不小心，就可能
前面談了多線程應用程序能極大地改善用戶相應。例如對於一個Web應用程序，每當一個用戶請求服務器連接時，服務器就可以啓動一個新線程爲用戶服務。
然而，創建和銷燬線程本身就有一定的開銷，如果頻繁創建和銷燬線程，CPU和內存開銷就不可忽略，垃圾收集器還必須負擔更多的工作。因此，線程池就是爲了避免頻繁創建和銷燬線程。
每當服務器接受了一個新的請求後，服務器就從線程池中挑選一個等待的線程並執行請求處理。處理完畢後，線程並不結束，而是轉爲阻塞狀態再次被放入線程池中。這樣就避免了頻繁創建和銷燬線程。
Worker Pattern實現了類似線程池的功能。首先定義Task接口：
package com.crackj2ee.thread;
public interface Task {
void execute();
}
線程將負責執行execute()方法。注意到任務是由子類通過實現execute()方法實現的，線程本身並不知道自己執行的任務。它只負責運行一個耗時的execute()方法。
具體任務由子類實現，我們定義了一個CalculateTask和一個TimerTask：
// CalculateTask.java
package com.crackj2ee.thread;
public class CalculateTask implements Task {
private static int count = 0;
private int num = count;
public CalculateTask() {
count++;
}
public void execute() {
System.out.println("[CalculateTask " + num + "] start...");
try {
Thread.sleep(3000);
}
catch(InterruptedException ie) {}
System.out.println("[CalculateTask " + num + "] done.");
}
}
// TimerTask.java
package com.crackj2ee.thread;
public class TimerTask implements Task {
private static int count = 0;
private int num = count;
public TimerTask() {
count++;
}
public void execute() {
System.out.println("[TimerTask " + num + "] start...");
try {
Thread.sleep(2000);
}
catch(InterruptedException ie) {}
System.out.println("[TimerTask " + num + "] done.");
}
}
以上任務均簡單的sleep若干秒。
TaskQueue實現了一個隊列，客戶端可以將請求放入隊列，服務器線程可以從隊列中取出任務：
package com.crackj2ee.thread;
import java.util.*;
public class TaskQueue {
private List queue = new LinkedList();
public synchronized Task getTask() {
while(queue.size()==0) {
try {
this.wait();
}
catch(InterruptedException ie) {
return null;
}
}
return (Task)queue.remove(0);
}
public synchronized void putTask(Task task) {
queue.add(task);
this.notifyAll();
}
}
終於到了真正的WorkerThread，這是真正執行任務的服務器線程：
package com.crackj2ee.thread;
public class WorkerThread extends Thread {
private static int count = 0;
private boolean busy = false;
private boolean stop = false;
private TaskQueue queue;
public WorkerThread(ThreadGroup group, TaskQueue queue) {
super(group, "worker-" + count);
count++;
this.queue = queue;
}
public void shutdown() {
stop = true;
this.interrupt();
try {
this.join();
}
catch(InterruptedException ie) {}
}
public boolean isIdle() {
return !busy;
}
public void run() {
System.out.println(getName() + " start.");
while(!stop) {
Task task = queue.getTask();
if(task!=null) {
busy = true;
task.execute();
busy = false;
}
}
System.out.println(getName() + " end.");
}
}
前面已經講過，queue.getTask()是一個阻塞方法，服務器線程可能在此wait()一段時間。此外，WorkerThread還有一個shutdown方法，用於安全結束線程。
最後是ThreadPool，負責管理所有的服務器線程，還可以動態增加和減少線程數：
package com.crackj2ee.thread;
import java.util.*;
public class ThreadPool extends ThreadGroup {
private List threads = new LinkedList();
private TaskQueue queue;
public ThreadPool(TaskQueue queue) {
super("Thread-Pool");
this.queue = queue;
}
public synchronized void addWorkerThread() {
Thread t = new WorkerThread(this, queue);
threads.add(t);
t.start();
}
public synchronized void removeWorkerThread() {
if(threads.size()>0) {
WorkerThread t = (WorkerThread)threads.remove(0);
t.shutdown();
}
}
public synchronized void currentStatus() {
System.out.println("-----------------------------------------------");
System.out.println("Thread count = " + threads.size());
Iterator it = threads.iterator();
while(it.hasNext()) {
WorkerThread t = (WorkerThread)it.next();
System.out.println(t.getName() + ": " + (t.isIdle() ? "idle" : "busy"));
}
System.out.println("-----------------------------------------------");
}
}
currentStatus()方法是爲了方便調試，打印出所有線程的當前狀態。
最後，Main負責完成main()方法：
package com.crackj2ee.thread;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
TaskQueue queue = new TaskQueue();
ThreadPool pool = new ThreadPool(queue);
for(int i=0; i<10; i++) {
queue.putTask(new CalculateTask());
queue.putTask(new TimerTask());
}
pool.addWorkerThread();
pool.addWorkerThread();
doSleep(8000);
pool.currentStatus();
pool.addWorkerThread();
pool.addWorkerThread();
pool.addWorkerThread();
pool.addWorkerThread();
pool.addWorkerThread();
doSleep(5000);
pool.currentStatus();
}
private static void doSleep(long ms) {
try {
Thread.sleep(ms);
}
catch(InterruptedException ie) {}
}
}
main()一開始放入了20個Task，然後動態添加了一些服務線程，並定期打印線程狀態，運行結果如下：
worker-0 start.
[CalculateTask 0] start...
worker-1 start.
[TimerTask 0] start...
[TimerTask 0] done.
[CalculateTask 1] start...
[CalculateTask 0] done.
[TimerTask 1] start...
[CalculateTask 1] done.
[CalculateTask 2] start...
[TimerTask 1] done.
[TimerTask 2] start...
[TimerTask 2] done.
[CalculateTask 3] start...
-----------------------------------------------
Thread count = 2
worker-0: busy
worker-1: busy
-----------------------------------------------
[CalculateTask 2] done.
[TimerTask 3] start...
worker-2 start.
[CalculateTask 4] start...
worker-3 start.
[TimerTask 4] start...
worker-4 start.
[CalculateTask 5] start...
worker-5 start.
[TimerTask 5] start...
worker-6 start.
[CalculateTask 6] start...
[CalculateTask 3] done.
[TimerTask 6] start...
[TimerTask 3] done.
[CalculateTask 7] start...
[TimerTask 4] done.
[TimerTask 7] start...
[TimerTask 5] done.
[CalculateTask 8] start...
[CalculateTask 4] done.
[TimerTask 8] start...
[CalculateTask 5] done.
[CalculateTask 9] start...
[CalculateTask 6] done.
[TimerTask 9] start...
[TimerTask 6] done.
[TimerTask 7] done.
-----------------------------------------------
Thread count = 7
worker-0: idle
worker-1: busy
worker-2: busy
worker-3: idle
worker-4: busy
worker-5: busy
worker-6: busy
-----------------------------------------------
[CalculateTask 7] done.
[CalculateTask 8] done.
[TimerTask 8] done.
[TimerTask 9] done.
[CalculateTask 9] done.
仔細觀察：一開始只有兩個服務器線程，因此線程狀態都是忙，後來線程數增多
然而，創建和銷燬線程本身就有一定的開銷，如果頻繁創建和銷燬線程，CPU和內存開銷就不可忽略，垃圾收集器還必須負擔更多的工作。因此，線程池就是爲了避免頻繁創建和銷燬線程。
每當服務器接受了一個新的請求後，服務器就從線程池中挑選一個等待的線程並執行請求處理。處理完畢後，線程並不結束，而是轉爲阻塞狀態再次被放入線程池中。這樣就避免了頻繁創建和銷燬線程。
Worker Pattern實現了類似線程池的功能。首先定義Task接口：
package com.crackj2ee.thread;
public interface Task {
void execute();
}
線程將負責執行execute()方法。注意到任務是由子類通過實現execute()方法實現的，線程本身並不知道自己執行的任務。它只負責運行一個耗時的execute()方法。
具體任務由子類實現，我們定義了一個CalculateTask和一個TimerTask：
// CalculateTask.java
package com.crackj2ee.thread;
public class CalculateTask implements Task {
private static int count = 0;
private int num = count;
public CalculateTask() {
count++;
}
public void execute() {
System.out.println("[CalculateTask " + num + "] start...");
try {
Thread.sleep(3000);
}
catch(InterruptedException ie) {}
System.out.println("[CalculateTask " + num + "] done.");
}
}
// TimerTask.java
package com.crackj2ee.thread;
public class TimerTask implements Task {
private static int count = 0;
private int num = count;
public TimerTask() {
count++;
}
public void execute() {
System.out.println("[TimerTask " + num + "] start...");
try {
Thread.sleep(2000);
}
catch(InterruptedException ie) {}
System.out.println("[TimerTask " + num + "] done.");
}
}
以上任務均簡單的sleep若干秒。
TaskQueue實現了一個隊列，客戶端可以將請求放入隊列，服務器線程可以從隊列中取出任務：
package com.crackj2ee.thread;
import java.util.*;
public class TaskQueue {
private List queue = new LinkedList();
public synchronized Task getTask() {
while(queue.size()==0) {
try {
this.wait();
}
catch(InterruptedException ie) {
return null;
}
}
return (Task)queue.remove(0);
}
public synchronized void putTask(Task task) {
queue.add(task);
this.notifyAll();
}
}
終於到了真正的WorkerThread，這是真正執行任務的服務器線程：
package com.crackj2ee.thread;
public class WorkerThread extends Thread {
private static int count = 0;
private boolean busy = false;
private boolean stop = false;
private TaskQueue queue;
public WorkerThread(ThreadGroup group, TaskQueue queue) {
super(group, "worker-" + count);
count++;
this.queue = queue;
}
public void shutdown() {
stop = true;
this.interrupt();
try {
this.join();
}
catch(InterruptedException ie) {}
}
public boolean isIdle() {
return !busy;
}
public void run() {
System.out.println(getName() + " start.");
while(!stop) {
Task task = queue.getTask();
if(task!=null) {
busy = true;
task.execute();
busy = false;
}
}
System.out.println(getName() + " end.");
}
}
前面已經講過，queue.getTask()是一個阻塞方法，服務器線程可能在此wait()一段時間。此外，WorkerThread還有一個shutdown方法，用於安全結束線程。
最後是ThreadPool，負責管理所有的服務器線程，還可以動態增加和減少線程數：
package com.crackj2ee.thread;
import java.util.*;
public class ThreadPool extends ThreadGroup {
private List threads = new LinkedList();
private TaskQueue queue;
public ThreadPool(TaskQueue queue) {
super("Thread-Pool");
this.queue = queue;
}
public synchronized void addWorkerThread() {
Thread t = new WorkerThread(this, queue);
threads.add(t);
t.start();
}
public synchronized void removeWorkerThread() {
if(threads.size()>0) {
WorkerThread t = (WorkerThread)threads.remove(0);
t.shutdown();
}
}
public synchronized void currentStatus() {
System.out.println("-----------------------------------------------");
System.out.println("Thread count = " + threads.size());
Iterator it = threads.iterator();
while(it.hasNext()) {
WorkerThread t = (WorkerThread)it.next();
System.out.println(t.getName() + ": " + (t.isIdle() ? "idle" : "busy"));
}
System.out.println("-----------------------------------------------");
}
}
currentStatus()方法是爲了方便調試，打印出所有線程的當前狀態。
最後，Main負責完成main()方法：
package com.crackj2ee.thread;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
TaskQueue queue = new TaskQueue();
ThreadPool pool = new ThreadPool(queue);
for(int i=0; i<10; i++) {
queue.putTask(new CalculateTask());
queue.putTask(new TimerTask());
}
pool.addWorkerThread();
pool.addWorkerThread();
doSleep(8000);
pool.currentStatus();
pool.addWorkerThread();
pool.addWorkerThread();
pool.addWorkerThread();
pool.addWorkerThread();
pool.addWorkerThread();
doSleep(5000);
pool.currentStatus();
}
private static void doSleep(long ms) {
try {
Thread.sleep(ms);
}
catch(InterruptedException ie) {}
}
}
main()一開始放入了20個Task，然後動態添加了一些服務線程，並定期打印線程狀態，運行結果如下：
worker-0 start.
[CalculateTask 0] start...
worker-1 start.
[TimerTask 0] start...
[TimerTask 0] done.
[CalculateTask 1] start...
[CalculateTask 0] done.
[TimerTask 1] start...
[CalculateTask 1] done.
[CalculateTask 2] start...
[TimerTask 1] done.
[TimerTask 2] start...
[TimerTask 2] done.
[CalculateTask 3] start...
-----------------------------------------------
Thread count = 2
worker-0: busy
worker-1: busy
-----------------------------------------------
[CalculateTask 2] done.
[TimerTask 3] start...
worker-2 start.
[CalculateTask 4] start...
worker-3 start.
[TimerTask 4] start...
worker-4 start.
[CalculateTask 5] start...
worker-5 start.
[TimerTask 5] start...
worker-6 start.
[CalculateTask 6] start...
[CalculateTask 3] done.
[TimerTask 6] start...
[TimerTask 3] done.
[CalculateTask 7] start...
[TimerTask 4] done.
[TimerTask 7] start...
[TimerTask 5] done.
[CalculateTask 8] start...
[CalculateTask 4] done.
[TimerTask 8] start...
[CalculateTask 5] done.
[CalculateTask 9] start...
[CalculateTask 6] done.
[TimerTask 9] start...
[TimerTask 6] done.
[TimerTask 7] done.
-----------------------------------------------
Thread count = 7
worker-0: idle
worker-1: busy
worker-2: busy
worker-3: idle
worker-4: busy
worker-5: busy
worker-6: busy
-----------------------------------------------
[CalculateTask 7] done.
[CalculateTask 8] done.
[TimerTask 8] done.
[TimerTask 9] done.
[CalculateTask 9] done.
仔細觀察：一開始只有兩個服務器線程，因此線程狀態都是忙，後來線程數增多