多线程Thread类和Runnable接口资源共享问题分析

川长思鸟来 2022-09-25 12:19 178阅读 0赞

最近在看多线程时，一直迷茫为什么继承Thread类的多线程不能实现资源共享，但是实现Runnable接口的多线程却能实现资源共享，先看一段经典的卖票多线程，将程序修改一下，使运行结果直观。  
首先是实现Runnable接口来实现多线程：

public class TicketSaleMain implements Runnable{ 
        private int num = 5;            //票数为5
    
        public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() );//线程运行时先打印线程名称
            for(int i=0; i<10; i++){
                if(this.num>0){            //打印卖票信息
                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖票: " + this.num--);
                }
            }
        }
        public static void main(String[] args) {
            TicketSaleMain ticketThread = new TicketSaleMain();       //声明了一个实现Runnable接口的对象A
            Thread th1 = new Thread(ticketThread);    //线程一使用A
            th1.setName("窗口一");
            Thread th2 = new Thread(ticketThread);    //线程二使用A
            th2.setName("窗口二");
            Thread th3 = new Thread(ticketThread);    //线程三使用A
            th3.setName("窗口三");
            th1.start();
            th2.start();
            th3.start();
        }
    }

运行结果：

窗口二
    窗口一
    窗口二卖票: 5
    窗口一卖票: 4
    窗口二卖票: 3
    窗口一卖票: 2
    窗口二卖票: 1
    窗口三

因为3个线程共享了TicketSaleMain声明的放在堆里的对象ticketThread，都指向了这个对象，自然共享了成员属性num=5,相当于把一个任务塞到3个线程中，达到了一个卖票任务可以被3个线程共同执行，所以能达到资源共享，但是上述结果并不是一直一样顺序递减，还会有这样的结果1，  
运行结果1：

窗口一
    窗口二
    窗口一卖票: 5
    窗口一卖票: 3
    窗口一卖票: 2
    窗口一卖票: 1
    窗口二卖票: 4
    窗口三

这是因为并发就是这样，如果你没有做并发控制，就会有各种灵异现象，因为线程执行是交错执行的。  
也即，窗口一和窗口二分别先后执行一次this.num–后，窗口一执行了println，但是窗口二过了一阵子才执行了println。  
还会有这样的结果2：  
运行结果2：

窗口一
    窗口二
    窗口二卖票: 5
    窗口一卖票: 5
    窗口三
    窗口二卖票: 4
    窗口三卖票: 2
    窗口一卖票: 3
    窗口二卖票: 1

窗口一和窗口二分别同时执行一次this.num–后，一起执行println造成，这种情况在执行了很多次才会出现一次，如果想要更明显，可以修改run方法如下：

public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() );//线程运行时先打印线程名称
            for(int i=0; i<10; i++){
                 try {                
                     Thread.sleep(1000);    //让线程执行的时候休眠1000ms 
                     } 
                catch (InterruptedException e) {                
                    e.printStackTrace();            
                    }     
                if(this.num>0){            //打印卖票信息
                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖票: " + this.num--);
                }
            }
        }

运行结果：

窗口二
    窗口一
    窗口三
    窗口二卖票: 5
    窗口三卖票: 4
    窗口一卖票: 3
    窗口二卖票: 2
    窗口三卖票: 1
    窗口一卖票: 1

上述这些情况都是因为没有对多线程进行并发控制，需要对线程进行同步操作，避免线程对资源竞争，防止出现线程安全问题，同步操作使得在同一个时间段内只有一个线程能进行`System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖票: " + this.num--);`其余线程必须等待此线程完成后才能继续执行。

在此我们用synchronized关键字来同步，synchronized关键字可以同步方法，也可以同步代码块。

同步方法，就是可以把for循环内的代码封装成一个方法booking(),并用public synchronized void声明，然后再run()中调用booking方法

同步代码块，可以用synchronized (this) \{ \}将for循环后的代码块包起来，以此来进行同步控制。

然后是继承Thread类来实现多线程，在此就不多说了，直接上代码：

public class TicketSaleMain extends Thread private int num = 5;        //总共票数设定为5张
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() ); //线程运行时先打印线程名称
            for(int i=0; i<10; i++){
                if(this.num>0){        //打印卖票信息
                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖票: " + this.num--);
                }
            }
    }
    public static void main(String[] args) {
        TicketSaleMain th1 = new TicketSaleMain();        //声明的对象线程一
        th1.setName("窗口一");
        TicketSaleMain th2 = new TicketSaleMain();        //声明的对象线程二
        th2.setName("窗口二");
        TicketSaleMain th3 = new TicketSaleMain();        //声明的对象线程三
        th3.setName("窗口三");                //分别启动三个线程
        th1.start();
        th2.start();
        th3.start();
        }
    }

运行结果：

窗口二
    窗口一
    窗口二卖票: 5
    窗口二卖票: 4
    窗口二卖票: 3
    窗口二卖票: 2
    窗口二卖票: 1
    窗口一卖票: 5
    窗口三
    窗口一卖票: 4
    窗口三卖票: 5
    窗口一卖票: 3
    窗口三卖票: 4
    窗口一卖票: 2
    窗口三卖票: 3
    窗口一卖票: 1
    窗口三卖票: 2
    窗口三卖票: 1

从运行结果看，继承Thread类实现多线程，几个线程就要声明几个对象，每个对象都绑定了num=5，相当于每个卖票任务都绑定了一个线程，每个线程执行的卖票任务不是同一个，因此没有实现资源共享。