JAVA多线程入门

Posted 2020-09-15

JAVA多线程概述

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为什么使用多线程

• 进程之间不能共享内存，但线程之间共享内存很容易

• 系统创建进程需要为该进程重新分配系统资源，但创建线程代价小得多，因此使用多线程来实现多任务并发比多进程的效率高

• JAVA内置了多线程功能支持，而不是单纯的作为底层操作系统的调度方式，从而简化了JAVA的多线程编程

线程的创建

• 继承Thread类（可直接使用this关键字获得当前对象,多个线程无法共享线程类的实例变量）

• 实现Runnable接口（必须使用Thread.currentThread()方法，多个线程可以共享线程类的实例变量)

• 使用Callable和Future创建线程(call()方法作为线程执行体，可以有返回值去，可以声明抛出异常）

线程的生命周期

• 新建（New）--使用new关键词新建一个线程

• 就绪（Runnable）--调用start()方法

• 运行（Running)--处于就绪状态的线程获得CPU，开始执行run()方法体

• 阻塞（Blocked）
  线程调用sleep()方法主动放弃所占用的处理器资源
  线程调用了一个阻塞式的IO方法
  线程试图获得一个同步监视器，但该监视器被其他线程所持有
  线程在等待某个通知
  程序调用了线程的suspend()方法将该线程挂起（容易导致死锁）

• 死亡（Dead）
  run()方法或call()方法执行完成，线程正常结束
  线程抛出一个未捕获的异常
  直接调用该线程的stop()方法来结束该线程（容易导致死锁）

控制线程

• join()方法--当某个程序执行流中调用其他程序的join()方法时，调用线程被阻塞，直到join()方法加入的join线程执行完为止

• setDemon()方法--将指定线程设置为守护线程

• sleep()方法--暂停线程的执行，并进入阻塞状态

• yield()方法--暂停线程的执行，并进入就绪状态

• setPriority()方法--改变线程的优先级，让优先级高的线程获得更多的执行机会

线程同步

• 同步代码块(同步监视器为obj)
  synchronized(obj){ ... }

• 同步方法(同步监视器为this)
  public synchronized void draw{ }

• 同步锁（Lock）

  //定义锁对象private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();//加锁lock.lock();//释放锁lock.unlock();

• 释放同步监视器的锁定

1. 当前线程的同步方法，同步代码块执行结束

2. 当前线程在同步方法，同步代码块遇到break,return终止了继续执行

3. 当前线程在同步方法，同步代码块出现未处理的异常

4. 当前线程执行同步方法，同步代码块时执行了同步监视器对象的wait()方法

• 不释放同步监视器的情况

1. 线程执行同步方法，同步代码块时，程序调用Thread.sleep()，Thread.yield()方法来暂停当前线程的执行

2. 线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起

线程通信

• 传统的线程通信
  对于使用synchronized修饰的同步方法或代码块，借助Object类提供的wait(),notify(),notifyAll()方法

• 使用Condition控制线程通信
  如果程序显式使用Lock对象保证同步，则使用Condition对象的await(),signal(),signalAll()来控制程序的协调运行

• 使用阻塞队列（BlockingQueue）控制线程通信
  BlockingQueue接口：put()方法尝试把元素放入队列中，入托队列元素已满，则阻塞该线程，take()方法尝试从队列头部去取出元素，如果队列元素已空，则阻塞该线程

线程池

• Executors工厂类来产生线程池

  //返回ExecutorService对象的方法newCachedThreadPool()
  newFixedThreadPool(int nThreads)
  newSingleThreadExecutor()//返回ScheduleExecutorService线程池的方法newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
  newSingleThreadScheduledExecutor()//生成work stealing池，相当于后台线程池ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism)ExecutorService newWorkStealingPool()

• 创建Runnable或者Callable实现类的实例

• 调用ExecutorService对象的submit()方法来提交Runnable或者Callable实例

• 调用ExecutorService对象的shutdown()方法关闭线程池

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• ForkJoinPool--充分利用多核CPU

1. 创建ForkJoinPool实例

2. 创建有继承了返回值的RecursiveTask或无返回值的RecursiveAction实例

3. 调用ForkJoinPool的submit(ForkJoinTask task)或submit(ForkJoinAction action)方法来执行指定任务

   线程相关类

• ThreadLocal类
  隔离多个线程的数据共享，从根本上避免多个线程之间对共享资源的竞争

• 包装线程不安全的集合类
  使用Collections提供的类方法包装

• 线程安全的集合类

1. 以Concurrent开头的集合类

2. 以CopyOnWrite开头的集合类