多线程详解

Process与Thread

　　说起进程，就不得不说下程序。程序是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。

　　而进程则是执行程序的一次执行进程，它是一个动态的概念。是系统资源分配的单位。

　　通常再一个进程中可以包含若干个线程，当然一个进程中至少有一个线程，不然没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的单位。

　　注意：很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指有多个CPU，即多核，如服务器。如果是模拟出来的多线程，即在一个CPU的情况下，在一个时间点，CPU只能执行一个代码，因为切换的很快，所以就有同时执行的错觉。

核心概念

　线程就是独立的执行路径；

　　在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc线程；

　　main()称之为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序；

　　在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能人为的干预的。

　　对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制；

　　线程会带来额外的开销，如CPU调度时间，并发控制开销。

　　每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不会造成数据不一致

三种创建方式

　　Thread class  ---  继承Thread类（重点）

　　Runnable接口 --- 实现Runnable接口（重点）

　　Callable接口 --- 实现Callable接口（了解）

Thread

　　自定义线程类继承Thread类

　　重写run()方法，编写线程执行体

　　创建线程对象，调用start()方法启动线程

 

 实现Runnable

　　定义MyRunnable类实现Runnable接口

　　实现run()方法，编写线程执行体

　　创建线程对象，调用start()方法启动线程

 

  小结

继承Thread类

　　子类继承Thread类具备多线程能力      

　　启动线程：子类对象.start()

　　不建议使用：避免OOP单继承局限性

实现Runnable接口

　　实现接口Runnable具有多线程能力

　　启动线程：传入目标对象+Thread对象.start()

　　推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

 Lambda表达式

　为什么要使用lambda表达式

　　避免匿名内部类定义过多

　　可以让你的代码看起来很简洁

　　去掉了一堆没有意义的代码，只留下核心的逻辑。

理解Functional Interface（函数式接口）是学习Java8 lambda表达式的关键所在。

函数式接口的定义：

　　任何接口，如果只包含唯一一个抽象方法，那么它就是一个函数式接口。

 

 

　　对于函数式接口，我们可以通过lambda表达式来创建该接口的对象。

线程方法

 

线程休眠

　　sleep（时间）指定当前线程阻塞的毫秒数；

　　sleep存在异常InterruptedException；

　　sleep时间达到后线程进入就绪状态；

　　sleep可以模拟网络延时，倒计时等。

　　每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁。

线程同步

　　处理多线程问题时，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象，这时候我们就需要线程同步。线程同步其实就是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列，等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用。

　　由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时，也带来了访问冲突问题，为了保证数据在方法中被访问时的正确性，在访问时加入锁机制synchronized，当一个线程获得对象的排它锁，独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可。存在以下问题：

　　一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起；

　　在多线程竞争下，加锁，释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引起性能问题；

　　如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁会导致优先级倒置，引起性能问题。

 

同步方法

　　由于我们可以通过private关键字来保证数据对象只能被方法访问，所以我们只需要针对方法提出一套机制，这套机制就是synchronized关键字，它包括两种用法：synchronized方法和synchronized块。

 

　　synchronized方法控制对“对象”的访问，每个对象对应一把锁，每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则线程会阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到该方法返回才释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行。

 

 

同步块

　　同步块：synchronized(Obj) {}

　　Obj称之为同步监视器

　　　　Obj可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器

　　　　同步方法中无需指定同步监视器，因为同步方法的同步监视器就是this，就是这个对象本身，或者是class

　　同步监视器的执行过程

　　　　1.第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码

　　　　2.第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问

　　　　3.第一个线程访问完毕，解锁同步监视器

　　　　4.第二个线程访问，发现同步监视器没有锁，然后锁定并访问

死锁

　　多个线程各自占有一些共享资源，并且互相等待其他线程占用的资源才能运行，而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情形，某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时，就可能会发生“死锁”的问题。

产生死锁的四个必要条件：

　　1.互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用

　　2.请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放

　　3.不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺

　　4.循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系

 

Lock（锁）

　　从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义定义同步锁对对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当

　　java.util.concurrent.locks.Locl接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象

　　ReentrantLock类实现了Lock，它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比价常用的是ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁。

synchronized与Lock的对比

　　Lock是显式锁（手动开启和关闭锁。别忘记关闭锁）synchronized是隐式锁，出了作用域自动释放

　　Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁

　　使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）

　　优先使用顺序：

　　　　Lock > 同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源）> 同步方法（在方法体之外）