Java多线程系列-------多线程的内存分析及多线程的另一种表达方式

阳光穿透心脏的1/2处 2022-05-17 08:50 136阅读 0赞

首先在我分析多线程执行过程中的内存分配时，我想说明一下。当我们创建一个线程时，我们内存会问我们的线程分配一个栈，这个栈是线程私有的。换句话说，我们之前执行的main方法实际上是主线程的入口，当我们的jvm编译执行到这句话时，相当于告诉jvm可以开始主线程的执行了。那么我来讲解一下多线程的执行规则。

Demo d1 = new Demo("A");//创建之后线程就被创建了
    		Demo d2 = new Demo("B");
    		//运行start方法会做两件事，开启线程，运行run方法
    		d1.start();
    		d2.start();

针对这四行代码，Demo继承了Thread类并重写了它的run方法。首先我们会创建A，B线程的私有栈。当我们执行到d1.start()时，实际上我们就开启了A线程。但是是否会执行run()方法里面的代码块。我们不清楚，调度权交给cpu。同理d2.start()时，开启了B线程。实际上A,B线程以及主线程是在不同的栈内进行执行操作，以及分配相应的变量的空间的。

接下来我们来看一个例子。关于售票的问题。

假设一个窗口有20张票，交给四个窗口来出售，模拟这样一情景。

首先我们知道没一张票都是不同的，任意两个窗口不可以卖同一张票 。而且四个窗口的卖票工作是同时执行的。四个窗口就像四个线程同时执行一样，但是要保证出售的票不重复，怎么做呢。

先看下面的代码

package com.zzu.my.thread.test.thread;
    
    class SellTicket extends Thread{
    	private  int tickets = 20;//初始化有20张票
    	//买票这个动作被多个窗口执行也就是被多个线程执行,要将这些代码中定义到线程任务中
    	//run方法中
    	@Override
    	public void run(){
    		while(true){
    			if(tickets>0){
    				System.out.println("窗口: "+Thread.currentThread().getName()+"出售了第"+tickets--+"张票");
    			}else{
    				break;
    			}
    		}
    	}
    	
    }
    /**
     * 模拟售票窗口
     * @author Administrator
     *
     */
    public class TicketDemo {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		SellTicket t1 = new SellTicket();
    		SellTicket t2 = new SellTicket();
    		SellTicket t3 = new SellTicket();
    		SellTicket t4 = new SellTicket();
    		t1.start();
    		t2.start();
    		t3.start();
    		t4.start();
    	}
    
    }

private  int tickets = 20;//初始化有20张票

注意这个地方，如果我执行程序，会发现我实际上卖了80张票。原因是什么？很简单，我们的四个线程实际上在四个栈中工作，我们创建一个线程的同时，我们的ticket变量也创建了一次。实际上四个线程分别对他们的四个tickets变量在进行操作，也就是卖了80张票。

那么有人会说，我给ticket加上static如何，解决了票是多线程共有的问题。但是还会有一个同步的问题，我留作下次再说。

现在我说一下，如果我不加static，是否可以实现题目要求呢。当然可以，换句话说，我们实际上是对一个tickets进行操作的。我只要在程序中只创建一个tickets就足够了。下面来看一下多线程的第二种写法，Runnable。

Runnable是一个接口，我们需要实现它的run()方法

public interface Runnable {
 /**
 * When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used
 * to create a thread, starting the thread causes the object's
 * <code>run</code> method to be called in that separately executing
 * thread.
 * 
 * The general contract of the method <code>run</code> is that it may
 * take any action whatsoever.
 *
 * @see java.lang.Thread#run()
 */
 public abstract void run();

那么我们再来看Thread的构造方法，

public Thread(Runnable target) {
            init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
        }

我们只需要将实现了Runnable接口的对象传进去就可以了。这样做实际上我们只创建了一个tickets变量，这个变量是多线程所共有的。这样也符合我们面向对象中的封装思想，将资源和操作资源的方法(线程)分离。

代码如下

package com.zzu.my.thread.test.runnable;
 /**
 * 创建多线程的第二种方法 
 * 定义一个类实现Runnable 
 * 解耦: 将线程对象和具体的任务进行解耦合 
 * @author Administrator
 *
 */
 /**
 * 定义一个类实现Runnable接口 
 * 覆盖Runnable接口中的run()方法，将线程要运行的任务代码存储到该方法中。 
 * 通过Thread类创建对象，并将实现了Runnable接口的对象作为Thread类的构造函数进行传递 
 * 调用Thread类的start方法开启线程 
 * @author Administrator
 *
 */
 class Ticket implements Runnable{
 	private int tickets = 20;
 	public void run() {
 		while(true){
 			synchronized (Ticket.class) {
 			if(tickets>0){
 				try {
 					Thread.sleep(100);//让线程到这个地方停止一段时间
 				} catch (InterruptedException e) {
 					e.printStackTrace();
 				}
 				System.out.println("窗口: "+Thread.currentThread().getName()+"出售了第"+tickets--+"张票");
 			}else{
 				break;
 			}
 		}
 		}
 	}
 	
 	
 }
 //将资源和线程进行分离
 public class TicketDemo {
 
 	public static void main(String[] args) {
 	Ticket ticket = new Ticket();
 		//创建Thread 对象
 	//创建4个对象执行的是一个对象内的run()方法
 		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();
 	}
 
 }

当然，这两种写法都没有考虑到线程的同步问题。

换句话说，多线程的执行是随机的，一个线程在执行过程中可能会因为各种情况被cpu剥夺执行权，这个时候如果run()方法里面涉及到共享变量，就会出现参数的错误。比如我在执行到要执行tickets自减一的时候，cpu剥夺了执行权。交给其他线程，这个时候相当于tickets在另一个线程中要减一。这就相当于同一张票卖了两次。实际上我们应当保证run()方法内部代码的原子性，那么怎么实现呢。我会在我的下一篇博客中写出来。