线程 - vincent's_blog

如何保证线程安全

通过合理的时间调度，避开共享资源的存取冲突。另外，在并行任务设计上可以通过适当的策略，保证任务与任务之间不存在共享资源，设计一个规则来保证一个客户的计算工作和数据访问只会被一个线程或一台工作机完成，而不是把一个客户的计算工作分配给多个线程去完成。

1)synchronized关键字

2)lock接口

3)volatile+CAS【单纯的volatile是轻量级的同步机制保证可见性但是不具备原子性所以要配合CAS来实现线程安全】

4)atomic原子类

线程的基本状态以及状态之间的关系

其中Running表示运行状态，Runnable表示就绪状态(万事俱备，只欠CPU)，Blocked表示阻塞状态，阻塞状态又有多种情况，可能是因为调用wait()方法进入等待池，也可能是执行同步方法或同步代码块进入等锁池，或者是调用了sleep()方法或join()方法等待休眠或其他线程结束，或是因为发生了I/O中断。

线程池

在面向对象编程中，创建和销毁对象是很费时间的，因为创建一个对象要获取内存资源或者其它更多资源。在Java中更是如此，虚拟机将试图跟踪每一个对象，以便能够在对象销毁后进行垃圾回收。所以提高服务程序效率的一个手段就是尽可能减少创建和销毁对象的次数，特别是一些很耗资源的对象创建和销毁，这就是”池化资源”技术产生的原因。线程池顾名思义就是事先创建若干个可执行的线程放入一个池(容器)中，需要的时候从池中获取线程不用自行创建，使用完毕不需要销毁线程而是放回池中，从而减少创建和销毁线程对象的开销。

java中的四种线程池：

1、newFixedThreadPool创建一个指定工作线程数量的线程池。每当提交一个任务就创建一个工作线程，如果工作线程数量达到线程池初始的最大数，则将提交的任务存入到池队列中。

2、newCachedThreadPool创建一个可缓存的线程池。这种类型的线程池特点是：
1).工作线程的创建数量几乎没有限制(其实也有限制的,数目为Interger. MAX_VALUE), 这样可灵活的往线程池中添加线程。
2).如果长时间没有往线程池中提交任务，即如果工作线程空闲了指定的时间(默认为1分钟)，则该工作线程将自动终止。终止后，如果你又提交了新的任务，则线程池重新创建一个工作线程。

3、newSingleThreadExecutor创建一个单线程化的Executor，即只创建唯一的工作者线程来执行任务，如果这个线程异常结束，会有另一个取代它，保证顺序执行(我觉得这点是它的特色)。单工作线程最大的特点是可保证顺序地执行各个任务，并且在任意给定的时间不会有多个线程是活动的。

4、newScheduleThreadPool创建一个定长的线程池，而且支持定时的以及周期性的任务执行，类似于Timer。(这种线程池原理暂还没完全了解透彻)

线程池优势

第一：降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。

第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能执行。

第三：提高线程的可管理性，线程是稀缺资源，如果无限制地创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。

线程池的运行流程

线程池主要就是指定线程池核心线程数大小，最大线程数，存储的队列，拒绝策略，空闲线程存活时长。

当需要任务大于核心线程数时候，就开始把任务往存储任务的队列里，当存储队列满了的话，就开始增加线程池创建的线程数量，如果当线程数量也达到了最大，就开始执行拒绝策略，比如说记录日志，直接丢弃，或者丢弃最老的任务。

同步和异步

如果系统中存在临界资源(资源数量少于竞争资源的线程数量的资源)，例如正在写的数据以后可能被另一个线程读到，或者正在读的数据可能已经被另一个线程写过了，那么这些数据就必须进行同步存取(数据库操作中的排他锁就是最好的例子)。

当应用程序在对象上调用了一个需要花费很长时间来执行的方法，并且不希望让程序等待方法的返回时，就应该使用异步编程，在很多情况下采用异步途径往往更有效率。事实上，所谓的同步就是指阻塞式操作，而异步就是非阻塞式操作。

线程同步和线程调度的相关方法

wait()：使一个线程处于等待(阻塞)状态，并且释放所持有的对象的锁；
sleep()：使一个正在运行的线程处于睡眠状态，是一个静态方法，调用此方法要处理InterruptedException异常；
notify()：唤醒一个处于等待状态的线程，当然在调用此方法的时候，并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程，而是由JVM确定唤醒哪个线程，而且与优先级无关；
notityAll()：唤醒所有处于等待状态的线程，该方法并不是将对象的锁给所有线程，而是让它们竞争，只有获得锁的线程才能进入就绪状态；

通过Lock接口提供了显式的锁机制(explicit lock)，增强了灵活性以及对线程的协调。Lock接口中定义了加锁(lock())和解锁(unlock())的方法，同时还提供了newCondition()方法来产生用于线程之间通信的Condition对象；

此外，Java 5还提供了信号量机制(semaphore)，信号量可以用来限制对某个共享资源进行访问的线程的数量。在对资源进行访问之前，线程必须得到信号量的许可(调用Semaphore对象的acquire()方法)；在完成对资源的访问后，线程必须向信号量归还许可(调用Semaphore对象的release()方法)。

当一个线程进入一个对象的synchronized方法A之后，其它线程是否可进入此对象的synchronized方法B

不能。其它线程只能访问该对象的非同步方法，同步方法则不能进入。因为非静态方法上的synchronized修饰符要求执行方法时要获得对象的锁，如果已经进入A方法说明对象锁已经被取走，那么试图进入B方法的线程就只能在等锁池(注意不是等待池哦)中等待对象的锁。

线程的sleep()方法和yield()方法区别

①sleep()方法给其他线程运行机会时不考虑线程的优先级，因此会给低优先级的线程以运行的机会；yield()方法只会给相同优先级或更高优先级的线程以运行的机会；

② 线程执行sleep()方法后转入阻塞(blocked)状态，而执行yield()方法后转入就绪(ready)状态；

③ sleep()方法声明抛出InterruptedException，而yield()方法没有声明任何异常；

④ sleep()方法比yield()方法(跟操作系统CPU调度相关)具有更好的可移植性。

sleep() 和 wait() 区别

sleep是线程类(Thread)的方法，导致此线程暂停执行指定时间，把执行机会给其他线程，但是监控状态依然保持，到时后会自动恢复。调用sleep不会释放对象锁。

wait是Object类的方法，对此对象调用wait方法导致本线程放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此对象发出notify方法(或notifyAll)后本线程才进入对象锁定池准备获得对象锁进入运行状态。

Java创建线程

实现Runnable接口这种方式更受欢迎，因为这不需要继承Thread类。在应用设计中已经继承了别的对象的情况下，这需要多继承(而Java不支持多继承)，只能实现接口。同时，线程池也是非常高效的，很容易实现和使用。

1)继承Thread类创建线程

public class MyThread extends Thread {  
　　public void run() {  
　　 System.out.println("MyThread.run()");  
　　}  
}  
 
MyThread myThread1 = new MyThread();  
MyThread myThread2 = new MyThread();  
myThread1.start();  
myThread2.start();

2)实现Runnable接口创建线程

public class MyThread extends OtherClass implements Runnable {  
　　public void run() {  
　　 System.out.println("MyThread.run()");  
　　}  
}

3)使用Callable和Future创建线程

public class SomeCallable<V> extends OtherClass implements Callable<V> {

    public V call() throws Exception {
        // TODO Auto-generated method stub
        return null;
    }

}

4)使用线程池例如用Executor框架

stop()和suspend()方法为何不推荐使用

反对使用stop()，是因为它不安全。它会解除由线程获取的所有锁定，而且如果对象处于一种不连贯状态，那么其他线程能在那种状态下检查和修改它们。结果很难检查出真正的问题所在。

suspend()方法容易发生死锁。调用suspend()的时候，目标线程会停下来，但却仍然持有在这之前获得的锁定。此时，其他任何线程都不能访问锁定的资源，除非被”挂起”的线程恢复运行。对任何线程来说，如果它们想恢复目标线程，同时又试图使用任何一个锁定的资源，就会造成死锁。所以不应该使用suspend()，而应在自己的Thread类中置入一个标志，指出线程应该活动还是挂起。若标志指出线程应该挂起，便用 wait()命其进入等待状态。若标志指出线程应当恢复，则用一个notify()重新启动线程。

同步有几种实现方法

1.使用synchronized关键字修饰类或者代码块；

2.使用Volatile关键字修饰变量；

3.在类中加入重入锁。

1.使用synchronized关键字
//保证原子性和有序性
static class Increase {
        private int i = 0;

        synchronized void increasementAndPrint() {
            System.out.println(i++);
        }
    }
2.使用volatile
//保证原子性，不保证有序性
static class Increase {
    private volatile int i = 0;

    void increasementAndPrint() {
        System.out.println(i++);
    }
}
3.使用重入锁
//保证原子性和有序性
static class Increase {
    private ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
    private  int i = 0;

    void increasementAndPrint() {
        reentrantLock.lock();
        System.out.println(i++);
        reentrantLock.unlock();
    }
}

启动一个线程是用run()还是start()

调用start()方法会自动运行线程中复写的run()方法中代码。

启动线程肯定要用start()方法。当用start()开始一个线程后，线程就进入就绪状态，使线程所代表的虚拟处理机处于可运行状态，这意味着它可以由JVM调度并执行。这并不意味着线程就会立即运行。当cpu分配给它时间时，才开始执行run()方法(如果有的话)。start()是方法,它调用run()方法.而run()方法是你必须重写的. run()方法中包含的是线程的主体。

继承Thread类的启动方式：

public class ThreadStartTest { 
    public static void main(String[] args) { 
        ThreadTest tt = new ThreadTest();// 创建一个线程实例 
         tt.start();  // 启动线程 
    } 
}

实现Runnable接口的启动方式：

public class RunnableStartTest { 
    public static void main(String[] args) { 
       Thread t = new Thread(new RunnableTest());    // 创建一个线程实例 
        t.start();  // 启动线程 
    } 
}

实际上这两种启动线程的方式原理是一样的。首先都是调用本地方法启动一个线程，其次是在这个线程里执行目标对象的run()方法。那么这个目标对象是什么呢？为了弄明白这个问题，我们来看看Thread类的run()方法的实现：

public void run() { 
    if (target != null) { 
        target.run(); 
    } 
}

当我们采用实现Runnable接口的方式来实现线程的情况下，在调用new Thread(Runnable target)构造器时，将实现Runnable接口的类的实例设置成了线程要执行的主体所属的目标对象target，当线程启动时，这个实例的 run()方法就被执行了。当我们采用继承Thread的方式实现线程时，线程的这个run()方法被重写了，所以当线程启动时，执行的是这个对象自身的 run()方法。总结起来就一句话，如果我们采用的是继承Thread类的方式，那么这个target就是线程对象自身，如果我们采用的是实现Runnable接口的方式，那么这个target就是实现了Runnable接口的类的实例。

同步方法和同步代码块的区别

同步方法默认用this或者当前类class对象作为锁；

同步代码块可以选择以什么来加锁，比同步方法要更细颗粒度，我们可以选择只同步会发生同步问题的部分代码而不是整个方法。

线程从创建到死亡的几种状态

1.新建( new )：新创建了一个线程对象。

2.可运行( runnable )：线程对象创建后，其他线程(比如 main 线程)调用了该对象的 start ()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取 cpu 的使用权。

3.运行( running )：可运行状态( runnable )的线程获得了 cpu 时间片( timeslice ) ，执行程序代码。

4.阻塞( block )：阻塞状态是指线程因为某种原因放弃了 cpu 使用权，也即让出了 cpu timeslice ，暂时停止运行。直到线程进入可运行( runnable )状态，才有机会再次获得 cpu timeslice 转到运行( running )状态。阻塞的情况分三种：

(一). 等待阻塞：运行( running )的线程执行 o . wait ()方法， JVM 会把该线程放入等待队列( waitting queue )中。

(二). 同步阻塞：运行( running )的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则 JVM 会把该线程放入锁池( lock pool )中。

(三). 其他阻塞: 运行( running )的线程执行 Thread . sleep ( long ms )或 t . join ()方法，或者发出了 I / O 请求时， JVM 会把该线程置为阻塞状态。当 sleep ()状态超时、 join ()等待线程终止或者超时、或者 I / O 处理完毕时，线程重新转入可运行( runnable )状态。

5.死亡( dead )：线程 run ()、 main () 方法执行结束，或者因异常退出了 run ()方法，则该线程结束生命周期。死亡的线程不可再次复生。

Java多线程回调

所谓回调，就是客户程序C调用服务程序S中的某个方法A，然后S又在某个时候反过来调用C中的某个方法B，对于C来说，这个B便叫做回调方法。

cyclicbarrier和countdownlatch的区别

1.CountDownLatch减计数，CyclicBarrier加计数。

2.CountDownLatch是一次性的，CyclicBarrier可以重用。

CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：

CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后，它才执行；

而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行；

另外，CountDownLatch是不能够重用的，而CyclicBarrier是可以重用的。

生产者消费者模式

生产者消费者问题是线程模型中的经典问题：生产者和消费者在同一时间段内共用同一存储空间，生产者向空间里生产数据，而消费者取走数据。

优点：支持并发、解耦。

多线程中的i++线程安全吗

不安全。i++不是原子性操作。i++分为读取i值，对i值加一，再赋值给i++，执行期中任何一步都是有可能被其他线程抢占的。

vincent's_blog

线程

公告