004-多线程

多线程

• 什么是线程？

  • 线程(Thread)是一个程序内部的一条执行流程、

  • 如果程序中只有一条执行流程，那这个程序就是单线程程序

    

• 什么是多线程？

  • 多线程是指从软硬件上实现的多条执行流程的技术（多条线程由cpu负责调度执行）
  • 多线程用在哪里？
    • 抢票系统、上传和下载并行......

创建线程

• 方法一：实现Thread类

  • 步骤

    • 定义一个子类继承Thread类，成为一个线程类

    • 重写Thread类的run方法

    • 在run方法中编写线程的任务代码（线程要干的活）

    • 创建线程类对象代表线程

    • 调用线程类对象的start方法，启动线程。（自动调用run方法）

      

  • 优缺点

    • 优点：编码简单
    • 缺点：线程类已经继承Thread，无法继承其他类，不利于功能的扩展

  • 注意事项

    • 启动线程必须是调用start方法，不是调用run方法
      • 直接调用run方法会当成普通方法执行，此时相当于还是单线程执行
      • 只有调用start方法才是启动一个新的线程
    • 不要把主线程任务放在启动子线程之前
      • 直到启动线程，线程才开始启动，这样没有和主线程同时执行的感觉

• 方法二：实现Runnable接口

  • 步骤

    • 定义一个线程任务类实现Runnable接口

    • 重写run方法，设置线程任务

    • 创建线程任务类对象代表一个线程任务

    • 把线程任务对象交给一个线程对象来处理

      

    • 调用线程对象的start方法启动线程

      

  • 优缺点

    • 优点：人物类只是实现接口，可以继续继承其他类、实现其他接口，扩展性强
    • 缺点：需要多一个Runnable对象

  • 匿名内部类写法

    • 可以创建Runnable的匿名内部类对象

    • 再交给Thread线程对象

    • 再调用线程对象的start启动线程

      

• 方法三：利用Callable接口、FutureTask类来实现

  • 前两种方法存在的问题：加入线程执行完毕后有一些数据要返回，他们重写的run方法均不能直接接返回结果

    • 一个错误的解决方法：用一个静态变量去记住run方法里的数据。
      • 错误原因是无法断定此时线程中的内容已经执行完了，线程还在和主线程同时运行的话，此时再主线程里是取不到线程结果的
    • 如何解决？
      • JDK5.0提供了Callable接口和FutureTask类来实现（多线程的第三种创建方式）
      • 这种方式的最大优点：可以返回线程执行完毕后的结果

  • 步骤

    • 创建任务对象

      • 定义一个类实现Callable接口，重写call方法，封装要做的事情和要返回的数据

      • 把Callable类型的对象封装成FutureTask（线程任务对象），FutureTask实现了Runnable，FutureTask对象本质上就是Runnable对象，可以交给Thread线程对象处理

        

    • 把线程任务对象交给Thread对象

    • 调用Thread对象的start方法启动线程

    • 线程执行完毕后，通过FutureTask对象的get方法去获取线程任务执行的结果

  • 注意事项

    • 多个线程分开try-catch，这样一个线程异常不影响其他线程跑
    • 调用某个线程任务的get方法时，如果发现这个线程还没执行完毕，就会让出CPU，等该线程执行完毕后才会往下执行

  • 优缺点

    • 优点：线程任务类只是实现接口，可以继续继承类和实现接口，扩展性强；可以在线程执行完毕后去获取线程执行的结果
    • 缺点：编码复杂一点

• 三种方法对比

  

线程常用方法

• join方法调用时，线程插队，全部跑完后再执行主线程

线程安全

• 什么是线程安全问题？

  • 多个线程，同时操作同一个共享资源的时候，可能会出现业务安全问题

    

线程同步

• 线程同步是线程安全问题的解决方案

• 线程同步的核心思想

  • 让多个线程先后一次访问共享资源，这样就可以避免出现线程安全问题

• 线程同步的常见方案

  • 加锁：每次只允许一个线程加锁，加锁后才能进入访问，访问完毕后自动解锁，然后其他线程才能再加锁进来

方式一：同步代码块

• 作用：把访问共享资源的核心代码都上锁，以此保证线程安全

  

• 原理：每次只允许一个线程加锁后进入，执行完毕后自动解锁，其他线程才可以进来执行

• 同步锁的注意事项

  • 对于当前同步执行的线程来说，同步锁必须是同一把（同一个对象），否则会出bug
  • 括号里的同步锁必须对于线程来说是唯一对象，例如可以填一个双引号字符串，而不能是new对象

• 快捷键：ctrl+alt+t有将选中代码包入同步锁块中的选项

• 随便使用一个唯一对象真的好吗（例如使用双引号字符串）？

  • 不好！会影响其他无关线程的执行

  • 例如取钱示例中，小明和小红有一个公共账户，小黑和小白也有个公共账户，那么原本只想在小明小红账户上加的锁实际上加到所有账户上了，这导致其他用户想访问自己账户的时候也要被这个锁卡住

  • 锁对象的使用规范：

    • 建议使用共享资源作为锁对象，对于实例方法建议使用this作为锁对象

      

    • 对于静态方法建议使用字节码（类名.class）对象作为锁对象

      

  • 示例

  

  

方式二：同步方法

• 作用：把访问共享资源的核心方法给上锁，以此保证线程安全

  

• 原理：每次只能一个线程进入，执行完毕以后自动解锁，其他线程才可以进来执行

• 示例

  

• 同步方法底层原理

  • 同步方法其实底层也是隐式锁对象的，只是锁的范围是整个方法代码
  • 如果方法时实例方法：同步方法默认用this作为锁对象
  • 如果方法时静态方法：同步方法默认用类名.class作为锁对象

• 同步代码块好还是同步方法好？

  • 同步代码块性能好，但现在的计算机不在乎这点性能
  • 在可读性方面，同步方法更好

方式三：Lock锁

• Lock锁是JDK5开始提供的一个新的锁定操作，通过它可以创建出锁对象进行加锁和解锁，更灵活、更方便、更强大。

• Lock是接口，不能直接实例化，可以采用它的实现类ReentrantLock来构建Lock对象

  

• Lock的常用方法

  

• 示例

  

  • 锁对象不能用static，不然无法保证每个账户一把锁，这样所有账户就公用一把锁了
  • 使用final是保证锁不会被人撬了
  • 解锁操作一般放在finally中，用try包裹要锁的代码操作，在方法中一般把异常抛给上层，不用写catch

线程池

• 线程池十一个可以复用线程的技术

• 不使用线程池的问题

  • 用户每发起一个请求，后台就需要创建一个新线程来处理，下次新任务来了肯定又要创建新线程来处理，创建新线程的开销是很大的，并且请求过多时，肯定会产生大量的线程出来，这样会严重影响系统性能

• 线程池工作原理

  

  • 工作线程在任务队列中处理任务，处理完后再到后面找任务去执行

创建线程池

• JDK5.0起提供了代表线程池的接口：ExecutorService

方式一：使用ExecutorService的实现类ThreadPoolExecutor自创建一个线程池对象

• 示例

  

方式二：使用Executors（线程池的工具类）调用方法返回不同特点的线程池对象

• Executors是一个线程池的工具类，提供了很多静态方法用于返回不同特点的线程池对象

  

• 注意：这些方法的底层，都是通过线程池的实现类ThreadPoolExecutor创建的线程池对象

• Executors使用可能存在的陷阱

  • 大型并发系统环境中使用Executors如果不注意可能会出现系统风险

    

    OOM是溢出的意思

处理Runnable任务

• ExecutorService的常用方法

  

线程池的注意事项

• 什么时候开始创建临时线程？

  • 新任务提交时发现核心线程都在忙，任务队列也满了，并且还可以创建临时线程，此时才会创建临时线程

• 什么时候会拒绝新任务？

  • 核心线程和临时线程都在忙，任务队列也满了，新任务过来的时候才会开始拒绝任务

• 任务拒绝策略

  

处理Callable任务

• ExecutorService常用方法

  

并发、并行

• 进程
  • 正在运行的程序（软件）就是一个独立的进程
  • 线程是属于进程的，一个进程中可以同时运行很多个线程
  • 进程中的多个线程其实是并发和并行执行的
• 并发的含义
  • 进程中的线程是由CPU负责调度执行的，但CPU能同时处理线程的数量有限，为了保证全部线程都能往前执行，CPU会轮询为系统的每个线程服务，由于CPU切换的速度很快，给我们的感觉这些线程在同时执行。这就是并发
• 并行的理解
  • 在同一个时刻上，同时有多个线程在被CPU调度执行