Java多线程编程：原理、实现与同步

### Java 多线程编程：原理、实现与同步 #### 1. 多线程概述 多线程是一种能让 Java 程序充分利用现代计算机并行处理能力的特性。通过并行处理，程序运行速度得以提升，用户体验也更加友好。线程可被视为“轻量级进程”，是一段连贯的代码片段。理想情况下，线程在获得一定初始信息后，无需外界更多信息就能自行完成执行，且不同线程相互独立。 线程是从扩展了预定义 `Thread` 类的类派生而来的对象，必须重写 `Thread` 类的 `run` 方法来指定线程的具体操作。调用对象的 `run` 方法时，需间接调用从 `Thread` 类继承的 `public void start()` 方法，该方法会请求 JVM 调用 `run` 方法。 #### 2. 线程示例：捕食者与猎物模型 以捕食者（如狐狸）和猎物（如田鼠）的交互为例，猎物可从周围植被持续获取食物，而捕食者则通过捕食猎物间歇性获取食物。猎物和捕食者分别代表两个线程，此外还有一个 `encounter` 对象，用于表示它们之间的持续间歇性关系。在这个关系中，猎物是食物的提供者，可视为生产者线程；捕食者是食物的消费者，可视为消费者线程。但需注意，“生产者”和“消费者”并非绝对对应某一个线程。 以下是相关代码实现： ```java /************************************************************** * Ecosystem.java * Dean & Dean * * Driver for a simple predator/prey (consumer/producer) system. * The predator and prey objects are separate threads, and * encounter is an object that describes their relationship. **************************************************************/ public class Ecosystem { public static void main(String[] args) { Prey prey = new Prey(); // producer thread Predator predator = new Predator(); // consumer thread Encounter encounter = new Encounter(prey, predator); // start threads prey.start(); predator.start(); } // end main } // end Ecosystem class ``` ```java /************************************************************* * Prey.java * Dean & Dean * * This models prey (producers), who avoid encounters. *************************************************************/ public class Prey extends Thread { private Encounter encounter; //********************************************************** public Prey() { super ("prey"); } // end constructor //********************************************************** public void setEncounter(Encounter encounter) { this.encounter = encounter; } // end setEncounter //********************************************************** public void run() { int number; do { number = encounter.beApart(); } while (number < encounter.EVENTS - 1); System.out.println(getName() + " run finished. "); } // end run } // end Prey class ``` ```java /************************************************************* * Predator.java * Dean & Dean * * This models predators (consumers), who desire encounters. *************************************************************/ public class Predator extends Thread { // delay times in milliseconds public final long[] DELAY = {2347, 1325, 1266, 3534}; private Encounter encounter; //********************************************************** public Predator () { super ("predator"); } // end constructor //********************************************************** public void setEncounter(Encounter encounter) { this.encounter = encounter; } // end setEncounter //********************************************************** public void run() { int i; for (i=0; i<DELAY.length; i++) { try { Thread.sleep(DELAY[i]); // rest & hunt } catch (Exception e) { } encounter.beTogether(); // eat prey } System.out.println(getName() + " run finished."); } // end run } // end Predator class ``` ```java /*************************************************************** * Encounter.java * Dean & Dean * ```