【Java】多線程的創建和線程安全問題

線程的狀態

準確來說，應該有五個狀態。

被創建後通過start()進入到運行狀態。執行完run()方法或者調用stop()方法，會從運行狀態進入到消亡狀態。而運行狀態，又會隨時因爲CPU的切換，進入到臨時阻塞狀態，或者叫“掛起”。如果在運行時期，調用sleep()或者wait()方法，會使線程進入凍結狀態。當休眠結束或者調用notify()方法，會讓線程回到運行狀態，或者是臨時阻塞狀態。

                                 

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多線程的創建

有兩種方式，第一種是繼承Thread類，第二種是實現Runnable接口。

繼承Thread類

第一種方式繼承Thread類，將需要多線程處理的業務放到Thread類的run方法中。直接創建繼承後的類對象，使用start()方法，即可開啓多線程。

class MultiThreadDemo extends Thread{
    private String name;
    MultiThreadDemo(String name){
        this.name=name;
    }
    @Override
    public void run() {
        for(int x=0;x<100;x++){
            System.out.println("任務："+name+"...執行第"+x+"次...Thread-name:"+Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}

public class MulitThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        MultiThreadDemo mtd1=new MultiThreadDemo("gg");
        MultiThreadDemo mtd2=new MultiThreadDemo("哈哈");
        mtd1.start();
        mtd2.start();
    }
}

這種方式的弊端在於：①獲得了Thread中不需要的方法。②僅僅因爲需要開啓多線程，就繼承了Thread了，成爲了Thread類體系，而這個類本來跟Thread類毫不相干。③一旦繼承了Thread類，就不能繼承其它類了。

實現Runnable接口

第二種方式實現Runnable接口，覆寫run方法。在調用的時候，把實現了該接口的類作爲參數，傳到Thread類的構造函數中，最後調用Thread對象的start()方法即可。

class MultiThreadDemo implements Runnable{
    private String name;
    MultiThreadDemo(String name){
        this.name=name;
    }
    @Override
    public void run() {
        for(int x=0;x<100;x++){
            System.out.println("任務："+name+"...執行第"+x+"次...Thread-name:"+Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}

public class MulitThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        MultiThreadDemo mtd1=new MultiThreadDemo("哈哈");
        MultiThreadDemo mtd2=new MultiThreadDemo("gg");
        Thread t1=new Thread(mtd1);
        Thread t2=new Thread(mtd2);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

這種方式的優點在於：①避免了單繼承的侷限。②直接將具體任務封裝成了具體的線程對象。 

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賣票示例

四個機器（線程）同時賣100張票。下面這種使用繼承Thread的方式，創建四個Ticket對象，肯定是不行的，各賣各的。

Ticket ticket1=new Ticket();
Ticket ticket2=new Ticket();
Ticket ticket3=new Ticket();
Ticket ticket4=new Ticket();
ticket1.start();
ticket2.start();
ticket3.start();
ticket4.start();

票是公有的，要被所有線程共享，一種方式是將票數變成靜態的。另外一種是實現Runnable接口，四個線程用同一個對象。

class Ticket implements Runnable{
    private int num=100;
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            if(num>0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale..."+num--);
            }
        }
    }
}

public class TicektSell {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket ticket=new Ticket();
        Thread t1=new Thread(ticket);
        Thread t2=new Thread(ticket);
        Thread t3=new Thread(ticket);
        Thread t4=new Thread(ticket);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
    }
}

這樣，似乎就實現了四個機器同時賣100張票。 

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線程安全問題

上面的代碼，如果在if判斷裏面加上一條線程睡眠，就會出現“線程安全”問題。

if(num>0){
    try {
        Thread.sleep(100);
        }catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale..."+num--);
}

票賣到了0，還在繼續賣，甚至出現了負數！

                                                                            

原因在於：假設此時票數=1，線程0進行if判斷，爲true，進入到if代碼塊。這個時候，突然CPU切換線程，線程0被掛起。此時輪到線程1進行if判斷，票數還是1，依然可以進入到if代碼塊。這個時候，CPU再次切換，線程1也被掛起，輪到線程2進行if判斷，還是可以進去。

接下來，CPU切回線程0，線程0將票數-1，此時票數爲0。再切回線程1，線程1繼續-1，票數變成了-1。最後切回線程2，再-1，變成了-2。這樣就出現了線程安全問題。

對於線程安全問題，做法就是加鎖，我這裏沒處理完，你就不要進來。