多线程
多线程
线程简介
程序：静态的概念
进程：执行程序的一次执行过程，是动态的概念，是系统资源分配的单位
线程：通常在一个进程中包含若干线程，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。
线程实现（重点）
三种线程创建方式
- Thread class：继承Thread类（重点）
- 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()方法重写线程
不建议使用：避免OOP单继承局限性
注意，线程开启不一定立即执行，由CPU调度执行
- Runnable接口：实现Runnable接口（重点）
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
流程只有两点是确定的：
1.程序一定从main线程开始执行，直到你在main里调用了t.start()才会把对应线程放入“可运行”状态；
2.对同一个线程而言，start()先于该线程的run()。
- Callable接口：实现Callable接口（了解）
静态代理
静态代理=你不直接找“干活的人”（真实对象），而是先找一个管家（代理类）
静态代理模式的实现要求：
1.提供两个真实的具体的类，代理类与被代理类
2.两个类同时实现同一个接口，接口中定义多个抽象方法（提取代理类，被代理各自的行为任务）
3.代理类一定要由被代理对象的引用，为了能在代理类中调用被代理类的重写接口中的方法。
Lamda表达式
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。
总结：
- Lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化成为一行，如果有多行，那么就用代码块包裹。
- 前提是接口为函数式接口（函数中只有一个方法）
- 多个参数也可以去掉参数类型，要去掉都去掉，必须加上括号
线程状态
五大状态：创建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态、死亡状态
方法：
setPriority(int newPriority):更改线程的优先级
static void sleep(long millis):在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠
void join():等待该线程中止
static void yield():暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程
停止线程
- 推荐线程自己停下来-->利用次数，不建议死循环
- 建议使用一个标志位进行中止变量。当flag=false，则中止线程运行。
线程休眠
- sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数；1s=1000ms
- sleep存在异常IntertuptedException；
- 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。
作用：
- 模拟网络延时：放大问题的发生性
- 倒计时
- 打印当前系统时间
线程礼让（yield）
- 礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但不阻塞
- 将线程从运行状态转为就绪状态
- 让cpu重新调度，礼让不一定成功！看cpu心情
Join线程强制执行
- Join合并线程，待此线程执行完成后，再执行其他线程，其他线程阻塞
- 可以想象成插队
线程优先级
- Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程，线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行。
- 线程的优先级用数字表示，范围从1~10
Thread.MIN_PRIORITY=1;
Thread.MAX_PRIORITY=10;
Thread.NORM_PRIORITY=5;
- 使用以下方式改变或获取优先级
getPriority() setPriority(int xxx)
守护（daemon）线程
线程分为用户线程和守护线程
虚拟机必须确保用户线程执行完毕
虚拟机不用等待守护线程执行完毕
如.后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收等
线程同步（重点）:多个线程操作同一个资源
并发：同一个对象被多个线程同时操作
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。
模拟线程不安全的三个例子：
- 买票
- 取钱
- UnsafeList
同步方法（买票）
- 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（get/set），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。
同步方法：public synchronized void method(int args){}
- 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。
缺陷：若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率（方法里面需要修改的内容才需要锁，锁的太多，浪费资源）
同步块（取钱、UnsafeList）
- 同步块：synchronized(Obj){ } 要锁的对象是变化的量，是需要增删改的对象
- 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
-
- 第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码
- 第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问
- 第一个线程访问完毕，解锁同步监视器
- 第二个线程访问，发现同步监视器没有锁，然后锁定并访问
测试JUC安全类型的集合CopyOnWriteArrayList
死锁
多个线程互相抱着对方需要的资源，然后形成僵持
- 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有的资源才能运行，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：
- 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用
- 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。
- 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。
- 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。
上面列出了死锁的四个必要条件，我们只要想办法破其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁发生。
例子：口红、镜子
嵌套同步锁（死锁风险）：抱着口红还想获得镜子
顺序同步锁（安全）：放下口红想获得镜子
Lock锁
- 从JDK5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁用Lock对象充当。
- java.util.concurrent.locks.Lock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（可重入锁）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，比较常用的是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）
线程通信问题
线程协作--生产者消费者问题
这是一个线程同步问题，生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件。
- 在生产者消费者问题中，仅有synchronized是不够的
- synchronized可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步
- synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）
解决方式1：管程法：缓冲区（生产者将产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据）
解决方式2：信号灯法（标志位）
Java提供了几个方法解决线程之间的通信问题
| 方法名 | 作用 |
|---|---|
| wait() | 表示线程一直等待，直到其他线程通知，与sleep不同，wait会释放锁 |
| wait(long timeout) | 指定等待的毫秒数 |
| notify() | 唤醒一个处于等待状态的线程 |
| notifyAll() | 唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程，优先级别高的线程优先调度 |
注意：均是Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常IIIegalMonitorStateException
线程池
- 背景：经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大。
- 思路：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
- 好处：
- 提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
- 降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
- 便于线程管理corePoolSize:核心池的大小；maximumPoolSize：最大线程数；keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会中止
使用线程池
- JDK5.0起提供了线程池相关API：ExecutorService和Excutors
- ExecutorService：真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
- void execute(Runnable command):执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
Future submit(Callable task):执行任务，有返回值，一般又来执行Callable - void shutdown():关闭连接池
- Executors：工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池
浙公网安备 33010602011771号