多线程笔记

Posted 2020-09-30

1.线程的6种状态（Thread.State）

　　（1）New（新创建）：

　　new新线程，还未运行。

　　（2）Runnable（可运行）

　　调用start方法后。

　　（3）Blocked（被阻塞）

　　当前线程试图获取内部的对象锁但该锁被其他线程持有时，该线程进入阻塞状态；当其他线程释放该锁，且线程调度器允许本线程持有它的时候变成非阻塞状态。

　　（4）Waiting（等待）

　　当线程等待另一个线程通知线程调度器某个条件时，它自己进入等待状态。如执行（Object）wait、（Thread）join方法 ，或是等待java.util.concurrent库中的Lock或Condition时。

　　（5）Timed Waiting（计时等待）lock

　　执行带有超时参数的方法时，如（Thread）sleep、（Object）wait、（Thread）join、（Lock）tryLock、（Condition）await。　

　　（6）Terminated（终止）

　　　　a.run方法正常退出而自然死亡；

　　　　b.由于未捕获的异常导致run方法异常退出而意外死亡。

2.线程属性

2.1线程优先级

MIN_PRIORITY=1，MAX_PRORITY=10，NORM_PRIORITY=5

当线程调度器有机会选择新线程时，优先选择优先级高的。

线程优先级是高度依赖于宿主系统的，Java线程优先级映射到宿主系统时可能更多也可能更少。

2.2守护线程

setDaemon(true);//为其他线程提供服务；在线程启动之前调用

注：守护线程应该永远不去访问固有资源，如文件、数据库等，因为它可能会在任何时候甚至一个操作的中间发生中断。

2.3未捕获异常处理器

线程的run方法不能抛出任何被检测的异常，而未检测异常又会导致线程终止。

不需要用catch处理可以被传播的异常，在线程死亡之前，异常被传递到一个用于未捕获异常的处理器。

3.同步

3.1原因：多线程共享同一数据

3.2实现方式

方式（一）synchronizd关键字

方式（二）java.util.concurrent.locks.Lock接口，实现类有：

1. ReentrantLock 
2. ReentrantReadWriteLock.ReadLock
3. ReentrantReadWriteLock.WriteLock

注：解锁（unlock）语句应在finally块中。

3.3锁对象

Reentrantlock();

锁是可重入的，即线程可以重复获得已持有的锁，锁保持一个持有计数来跟踪lock方法的嵌套调用。

3.4条件对象（条件变量）

原因：要用一个变量来管理那些已进入临界区，即获得了锁却不能做有用工作的线程。

Condition c=bankLock.newCondition();

当条件不满足时，调用c.await()方法，线程进入该条件的等待集。

注意与等待锁的线程区分：当锁可用时，该线程不能马上解除阻塞，相反，它要阻塞直到其他线程调用同一条件的signalAll()方法。

signal()方法随机解除等待集中某个线程的阻塞状态。

小结：

提供高度的锁定控制。

1. 锁用来保护代码片段，任何时刻只能有一个线程执行被保护的代码；
2. 锁可以管理试图进入被保护代码段的线程；
3. 锁可以拥有一个或多个相关的条件对象；
4. 每个条件对象管理那些已进入被保护代码段但还不能运行的线程。

3.5 synchronized关键字

Java中的每个对象都有一个内部锁，并且该锁有一个内部条件。

wait()/notifyAll()方法相当于condition.await()/signalAll()方法。

静态方法也可以声明为synchronized（类对象的内部锁）。

所以，synchronized静态方法有什么意义吗？

内部锁和条件的局限性：

1. 不能中断一个正在试图获得锁的线程；
2. 试图获得锁时不能设定超时；
3. 每个锁仅有单一条件，可能是不够的。

建议：既不使用Lock/Condition，也不实用synchronized；推荐使用java.util.concurrent 包中的一种机制。

3.6 同步阻塞

synchronized(obj){

...

obj.method1();

obj.method2();

}

又叫客户端锁定，必须保证(obj)类的所有可修改方法都使用内部锁。

因此，该方法很脆弱，不推荐使用。

3.7 监视器

在程序员不需要考虑如何加锁的情况下保证多线程安全。

监视器的特性：

1. 监视器是只包含私有域的类；
2. 每个监视器类的对象有一个相关的锁；
3. 使用该锁对所有的方法进行加锁；
4. 该锁可以有任意多个相关条件。

Java对象的synchronized类似监视器，但不同（安全性下降）：

1. 域不要求必须是private；
2. 方法不要求必须是synchronized；
3. 内部锁对客户是可用的。

3.8 volatile域

提供一种免锁机制；编译器和虚拟机知道该域可能被另一个线程并发更新。

不提供原子性。

3.9 原子性

如果对共享对象除了赋值之外没有别的操作，可以将其声明为volatile。

3.10 死锁

两个或两个以上的线程在执行过程中，因争夺资源而产生的一种互相等待的现象。

产生死锁的4个必要条件：

1. 互斥条件：一个资源同时只能有一个线程访问；
2. 请求与保持条件：一个线程请求阻塞时，对于已获得的资源保持不放；
3. 不可剥夺条件：一个线程获得的资源在只用完之前不能被剥夺，只能在使用完毕后释放；
4. 循环等待条件：若干线程形成头尾相接的循环等待资源关系。

解决死锁的方法：

1. 预防死锁：设置限制条件，破坏产生死锁的必要条件（之一）；效率降低；
2. 死锁避免：允许前三个必要条件，但通过明智的选择确保永远不会到达死锁点；比死锁预防允许更多的并发；
3. 死锁检测：不须采取任何限制措施，允许发生死锁。但通过系统设置的检测机构及时检测死锁的发生，并精确地确定死锁相关的线程和资源，采取相关措施将死锁清除；
4. 死锁解除：与死锁检测相配套，常用方法：撤销或挂起一些线程，以便回收资源分配给已阻塞的线程；死锁检测和解除会获得较好的资源利用率和吞吐量，但实现难。

3.11 读写锁

• java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock 

对所有的获取方法加读锁——readLock()

对所有的修改方法加写锁——writeLock()

4. 阻塞队列

生产者、消费者

多线程程序中，使用不会抛出异常的poll、peek和offer方法。

 

• java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue<E> 容量无上界，但也可以指定最大容量。
• java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque<E> 双端版本
• java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue<E> 构造时需要指定容量，并且有一个可选参数用来指定是否需要公平性。
• java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue<E> 是优先级队列，而非先进先出。

5.线程安全的集合

java.util.concurrent包提供了映射表、有序集和队列的高效实现，如：

• java.util.concurrent.ConcurrentHashMap<K,V>
• java.util.concurrent.ConcurrentSkipListMap<K,V>
• java.util.concurrent.ConcurrentSkipListSet<E>
• java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue<E> 

并发的散列表可以高效的支持大量读者和一定数量的写者；保证原子性。

6.执行器

线程池（Thread pool）：程序中创建了大量生命期很短的线程时使用；减少并发线程的数目。

　　将一个Runnable对象交给线程池，就会有一个线程调用run方法。

执行器（Executor）类有许多静态工厂方法用来构建线程池。