java并发编程系列多线程

Posted 2021-03-20 李文林

1.什么是线程

线程是CPU独立运行和独立调度的基本单位；

2.什么是进程

进程是资源分配的基本单位；

3.线程的状态

 新创建   线程被创建，但是没有调用start方法

 可运行（RUNNABLE）  运行状态，由cpu决定是不是正在运行

 被阻塞（BLOCKING）  阻塞，线程被阻塞于锁

 等待/计时等待（WAITING） 等待某些条件成熟

 被终止  线程执行完毕

线程的生命周期及五种基本状态：

 

4.线程的优先级

     成员变量priority控制优先级，范围1-10之间，数字越高优先级越高，缺省为5，创建线程时setPriotity（）可以设置优先级，不要指望他发挥作用，因为线程优先级是由操作系统决定的，有的操作系统甚至会忽略jvm的线程优先级

5.线程的生命周期

6.创建线程的方法

1）继承Thread类创建线程类

2）通过Runnable接口创建线程类

3）通过Callable和Future创建线程

 

三个方式的对比：

1）采用实现Runnable、Callable接口的方式创建多线程。

优势是：

线程类只是实现了Runnable接口或Callable接口，还可以继承其他类。

在这种方式下，多个线程可以共享同一个target对象，所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况，从而可以将CPU、代码和数据分开，形成清晰的模型，较好地体现了面向对象的思想。

劣势是：

编程稍微复杂，如果要访问当前线程，则必须使用Thread.currentThread()方法。

2）使用继承Thread类的方式创建多线程

优势是：

编写简单，如果需要访问当前线程，则无需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this即可获得当前线程。

劣势是：

线程类已经继承了Thread类，所以不能再继承其他父类。

3）Runnable和Callable的区别

  Callable规定（重写）的方法是call()，Runnable规定（重写）的方法是run()。

  Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值的。

  Call方法可以抛出异常，run方法不可以。

  运行Callable任务可以拿到一个Future对象，表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。通过Future对象可以了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取执行结果。

7.volatile和synchronized

    多个线程同时访问一个共享的变量的时候，每个线程的工作内存有这个变量的一个拷贝，变量本身还是保存在共享内存中。

     volatile修饰字段，对这个变量的访问必须要从共享内存刷新一次。最新的修改写回共享内存。可以保证字段的可见性。绝对不是线程安全的，没有操作的原子性。

适用场景：

1、一个线程写，多个线程读；

2、volatile变量的变化很固定即变化以后都是一个固定的值。

 

8、并发编程的三要素

1.原子性

          原子性指的是一个或者多个操作，要么全部执行并且在执行的过程中不被其他操作打断，要么就全部都不执行。

2.可见性

          可见性指多个线程操作一个共享变量时，其中一个线程对变量进行修改后，其他线程可以立即看到修改的结果。

实现可见性的方法：

synchronized或者Lock：保证同一个时刻只有一个线程获取锁执行代码，锁释放之前把最新的值刷新到主内存，实现可见性。

3.有序性

          有序性，即程序的执行顺序按照代码的先后顺序来执行。

 

9：多线程的优势

1）发挥多核CPU的优势

多线程，可以真正发挥出多核CPU的优势来，达到充分利用CPU的目的，采用多线程的方式去同时完成几件事情而不互相干扰。

2）防止阻塞

从程序运行效率的角度来看，单核CPU不但不会发挥出多线程的优势，反而会因为在单核CPU上运行多线程导致线程上下文的切换，而降低程序整体的效率。但是单核CPU我们还是要应用多线程，就是为了防止阻塞。试想，如果单核CPU使用单线程，那么只要这个线程阻塞了，比方说远程读取某个数据吧，对端迟迟未返回又没有设置超时时间，那么你的整个程序在数据返回回来之前就停止运行了。多线程可以防止这个问题，多条线程同时运行，哪怕一条线程的代码执行读取数据阻塞，也不会影响其它任务的执行。

3）便于建模

这是另外一个没有这么明显的优点了。假设有一个大的任务A，单线程编程，那么就要考虑很多，建立整个程序模型比较麻烦。但是如果把这个大的任务A分解成几个小任务，任务B、任务C、任务D，分别建立程序模型，并通过多线程分别运行这几个任务，那就简单很多了。

 

10.什么是线程池

线程池就是提前创建若干个线程，如果有任务需要处理，线程池里的线程就会处理任务，处理完之后线程并不会被销毁，而是等待下一个任务。由于创建和销毁线程都是消耗系统资源的，所以当你想要频繁的创建和销毁线程的时候就可以考虑使用线程池来提升系统的性能。

 

java 提供了一个 java.util.concurrent.Executor接口的实现用于创建线程池。

 

 

 

 

四种线程池的创建：

（1）newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池

（2）newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数。

（3）newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

（4）newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务。

 

 

 

线程池的优点

1）重用存在的线程，减少对象创建销毁的开销。

2）可有效的控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。

3）提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。