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Java 多线程

线程简介

• 多任务

• 进程

• 多线程

  一个进程可以有多个线程

核心

• 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，线程的运行有调度器安排调度，调度器时与操作系统密切相关的，先后顺序是不能人为干预的
• 操作同一份资源时，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，内存控制不当会造成数据不一致

一个java程序，相当于一个jvm进程，jvm进程用一个主线程来执行main()，在main()内部，又可以启动多个线程。

此外，jvm还有负责垃圾回收线程、其他线程

实现多任务的方法

1、多进程模式 每个进程一个线程

2、多线程模式 每个进程多个线程

3、多进程+多线程

进程 线程 对比

和多线程相比，多进程的缺点

1、创建进程比创建线程开销大，尤其在win

2、进程间通信比线程间通信慢

多进程优点

1、稳定性高，一个进程崩溃不会影响其他进程

2、而多线程，任何一个线程崩溃会直接导致进程崩溃

线程创建

三种方式

继承Thread类

实现Runnable接口

因为java使用单继承，所以推荐使用Runnable接口使用了静态代理

实现Callable接口

lambda表达式

实质：函数式编程

1、避免内部匿名类定义过多

2、让代码看起来更加简洁

3、去掉没有意义的代码，只留下核心

函数式接口：

任何接口，只包含唯一一个抽象方法

public interface Runnable{       public abstract void run();}

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

线程的五大状态

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-oAn0oQ0D-1614828638542)(C:\Users\ThundeRobot\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210303194859052.png)]

1、创建状态

2、就绪状态

3、阻塞状态

4、运行状态

5、死亡状态

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-7gnMQm8T-1614828638543)(C:\Users\ThundeRobot\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210303195000653.png)]

线程方法

setPriority(int newPriority);static void sleep(long millis);void join();static void yield();void interrupt();boolean isAlive();

停止线程

1、不推荐使用JDK提供的stop()、destory()【已废弃】

2、推荐让线程自己停下来

3、建议使用一个标志位进行终止线程，当flag = false，则线程停止

public class TestStop implements Runnable{       // 线程中定义线程使用的标识    private boolean flag = true;        @Override    public void run(){           // 线程使用该标识        whlie(flag){               System.out.println("run --- thread");        }    }        // 对外提供方法，改变标识    public void stop(){           this.flag = false;    }}

线程休眠

1、 sleep 执行当前线程阻塞的毫秒数

2、 sleep 存在异常 InterruptedException

3、sleep时间达到后线程进入就绪状态

4、sleep可以模拟网络延时、倒计时等

5、每个对象都有一个锁，sleep不会释放锁

线程礼让

1、礼让程序，让当前正在执行的线程暂停，但不阻塞

2、将线程从运行状态转为就绪状态

3、让CPU重新调度，礼让不一定成功！看CPU心情

join

1、join合并线程，其他线程先阻塞，待此线程执行完成后，再执行其他线程

2、可以想象成插队

线程状态观测

1、创建

2、就绪

3、阻塞

4、运行

5、死亡

死亡之后的线程不能再启动

线程的优先级

1、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进程，线程调度器按照优先级来决定应该调度哪个程序来执行

2、线程优先级高，不一定先执行，但概率更大

3、Thread.MIN_PRIORITY = 1 返回1~10

Thread.MAX_PRIORITY = 10

Thread.NORM_PRIORITY = 5;

4、getPriority() setPriority()

5、优先级的设定再start调度前设置

守护(daemon)线程

1、线程分为用户线程 、守护线程

2、虚拟机必须确保用户线程执行完毕

3、虚拟机不用等待守护线程执行完毕

4、如：后台记录操作日志、监控内存、垃圾回收等

线程同步

多个线程操作同一个资源

并发：同一对象被多个线程同时操作

线程同步：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，等待前面的线程使用完毕，下一个线程再使用

队列和锁

由于同一进程的多个线程共享同一块内存，在带来方便的同时，也带来的冲突问题。

为了保证数据在方法中的正确性，在访问时加入**锁机制 synchronized，**当一个线程获得排他锁，独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可。

存在问题

1、一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起

2、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

3、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。

Synchronized

两种用法：synchronized 方法 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 方法都必须获得该对象的锁才能执行，否则会阻塞；方法一旦执行，就独占该锁，直到返回才能接所，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行

缺点：若将一个大的方法申明为synchronized，将影响效率

同步块

synchronized (Obj){   }

1、Obj称为同步监视器

2、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

3、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【反射】

4、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，执行其中的代码
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

JUC

CopyOnWriteArrayList

死锁

某一同步块同时拥有 两个以上对象的锁时，就可能发生死锁

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，在末使用完之前，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。 这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之 一不满足，就不会发生死锁。

Lock(锁)

1、JDK5.0开始，java提供的更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对想来实现同步。同步锁是Lock对象充当

2、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，线程开始放回共享资源前应先获得Lock对象

3、**ReentrantLock（可重入锁）**实现了Lock，它拥有和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

1、Lock是显式的锁（手动开启和关闭锁），synchronized是隐式锁，出了作用域自动释放

2、Lock只有代码块锁，synchronized有代码块和方法锁

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

4、优先使用顺序

Lock > 同步代码块 > 同步方法

线程协作-- 生产者消费者问题

在生产者消费者问题中，仅有synchronized是不够的

synchronized 可以阻止并发更新同一共享资源，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）

java提供了几个方法来解决线程之间的通信问题

wait();  表示线程一直等待，直到其他线程通知，与sleep不同，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

上面的方法均是Object类的方法，都只能在同步方法或同步代码块中使用，否则会抛出异常IllegalMonitorStateException

管程法

信号灯法

线程池

场景：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，使用完返回池中。可以避免频繁创建、销毁、实现重复利用。

好处：

1、提高响应速度（减少创建新线程的时间）

2、降低资源消耗（重复使用线程池中的线程，不需要每次创建）

3、便于管理

corePoolSize: 线程池的大小

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

静态代理

* 1、真实对象和代理对象都要实现同一个接口* 2、代理对象要代理真实角色** 好处：* 1、代理对象可以做很多真实对象做不了的事情* 2、真实对象专注自己的事情

Thread相当于婚庆公司

Runnable相当于要结婚的自己