java多线程
2024-02-21 11:33:17 0 举报AI智能生成
多线程
作者其他创作
大纲/内容
认识线程
线程定义
线程分类
守护线程
用户线程
线程优先级
线程内存模型
线程状态
NEW:初始状态
RUNABLE:运行状态
BLOCKED:阻塞i状态
WAITING:等待状态
TIME_WAITING:超时状态
TERMINATED:终止状态
线程与进程通信
线程通信方式
进程通信
通信含义
通信方式
管道：半双工
信号量：计数器
消息队列
信号
共享内存
套接字
线程创建
继承Thread类重写run方法
实现Runable接口
实现Callable接口，重写call方法
异步计算结果：Future/FutureTask
V get()
V get（long timeout,TimeUtil unit）
Thread类
对象方法
启动start()方法
中断interrupt() /判断是否被中断isInterrupted
等待线程t 结束 t.join()方法
设置守护线程setDaemon(boolean on)
设置优先级setProority(int newProority)
Object方法：线程等待wait(long)/wait(long timeout, int nanos)
释放持有的锁
Object方法：唤醒线程notify()/notifyAll()
静态方法
获取当前线程currentThread()
睡眠sleep(long)
不会释放锁
让出CPU资源yield()
设置中断标志位为true的interrupted()
线程同步
锁的种类
偏向锁
优点
轻量级锁
子主题
重量级锁
子主题
独占锁：同一时刻只有一个线程获取到锁，而其它获取锁的线程只能处于同步队列中等待，只有获取锁的线程释放了锁，后继的线程才能够获得锁
共享锁
公平锁
非公平锁
隐式锁synchronized
如何实现同步
synchronized同步代码块：使用monitorenter和moniterexit
synchronized方法：使用方法表的ACC_SYNCHRONIED实现同步
内存可见性
可重入性
原子性
非公平锁
无法保证对锁先进行请求一定先被满足
volatile
如何实现
volatile读写利用内存屏障实现其语义
不能保证原子性
对于任意单个volatile变量的读写操作具有原子性，但是对于volatile++这种无法保证原子性
内存可见性
volatile读：都一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存置为无效，线程从主内存中获取该变量
volatile写：写一个volatile变量，JMM会把该线程对应本地内存中的共享变量刷新到主内存
final
禁止重排序
static
static方法操作static变量时会引发线程安全问题
Lock接口
与synchronized区别的特点
尝试非阻塞的获取锁
能被中断地获取锁
超时获取锁
基于AQS实现的同步工具
信号量Semaphore
定义：用来控制同时访问特定资源的线程数量，他们都过协调个线程，以保证合理的使用公共资源
应用场景：做流量控制，公共资源有限的场景例如数据库链接
栅栏CyclicBarrier
适用于多线程计算数据，最后合并：比如归并排序此类任务
定义：让一组线程到达一个屏障时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被拦截的线程才会继续运行
每个线程调用await()方法告诉栅栏CyclicBarrier已经到达屏障
构造函数:CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
barrierAction:表示到达屏障后优先执行的线程 /parties:表示屏障需要拦截的数量
计数器可以重置reset()方法
闭锁CountDownLatch
构造函数：必须要传递一个整型参数作为计数器的值CountDownLatch(int count)
阻塞等待计数器为0 ：await（）
boolean await(long timeout, TimeUnit unit)
计数器减1 countDown()
计数器只能使用一次
显示锁
ReentrantLock
公平锁与非公平锁
加锁lock()
解锁unlock
尝试获取锁tryLock：在timeout时间内阻塞式地获取锁，成功返回true，超时返回false,同时响应中断信息，抛出异常
ReentrantReadWriteLock
适用于读多写少的场景
公平锁与非公平锁
readLock():共享锁/writeLock():独占锁
读读共享，读写互斥，写读互斥，写写互斥
读写状态设计：高16位表示读，底16位表示写
锁降级
写锁降级为读锁：把持住写锁，再获取到读锁，所后释放之前拥有的写锁的过程
禁止重排序
FutureTask
线程间通信
基于共享内存的通信
共享上下文
内部类
通道
ThreadLocal
隔离性
重写initalValue解决get()返回null问题、
InheritableThreadLocal:实现父线程与子线程的通信
避免内存泄漏：需要调用ThreadLocal.remove（）方法
基于线程调度的通信
wait/notify/notifyAll
synchronized同步方法或者同步块中使用
阻塞等待被唤醒，除非被中断wait()
wait(long timeout):释放持有锁，但是不响应中断
唤醒一个或者所有等待的线程notify/notifyAll
wait被执行后，会自动释放锁，而notify被执行后，锁没有立即释放，由synchronized同步块结束时释放
join
join(long )释放锁
显式锁Lock的Condition
创建：Condition condition = new ReentrantLock().newCondition();
获取显式锁Lock中使用
await：释放持有的锁，并且响应中断
singal()/singalAll()：响应中断
线程异常捕获
UncaughtExceptionHandler
对象示例设置
Thread实现类级别设置
线程组重载UncaughtException
线程池
线程池的优点
降低资源消耗：通过重复利用已经创建的线程降低线程创建和销毁造成的损耗
提高效应速度：任务不需要等到线程创建就能立即执行
提高线程的可管理性：线程池统一分配，调优和监控
线程池接受新任务的流程
（1）线程池判断核心线程池里面的线程是否都在执行任务
NO:创建一个新的工作线程执行任务
YES:执行流程（2）
（2）线程池判断工作队列是否满了
NO:没有满，则将新提交的任务存储到工作队列中
YES；满了，进入（3）
（3）线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。
NO：没有都处于工作状态，则创建一个新的工作线程来执行任务
如果已经饱和了，则交给饱和策略来处理任务
线程池的组成部分
管理器
工作线程
任务接口
等待队列
线程池的创建ThreadPoolExecutor的重要参数
1.corePoolSize：核心线程数（线程池的基本大小）
当提交一个新任务时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于线程池的基本大小时就不在创建了。
调用prestartCoreThread（）方法会让线程池提前创建并启动所有线程
2.maximumPoolSize：线程池最大数量
如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务
如果使用了无界队列，那么这个参数就会失效
3.long keepAliveTime：线程活动保持时间
线程池的工作线程控线后，保持存活的时间
4.TimeUnit unit：线程保持存活时间的单位
5.BlockingQueue<Runnable> workQueue：任务队列
作用：用于保存等待执行的任务的阻塞队列
ArraBlockingQueue:基于数组结构的有界阻塞队列;按照FIFO先进先出的原则对元素进行排序
LinkedBlockingQueue:基于链表结构的无界阻塞队列;按照FIFO先进先出的原则对元素进行排序
Executors.newFixedThreadPool()以及Executors.newSingleThreadExecutor使用该队列
SynchronousQueue:一个不存储元素的有界阻塞队列;每个插入操作必须等待另一个线程的一处操作，否则插入操作会一直阻塞
Executors.newCachedThreadPool()
PriorityBlockingQueue:一个具有优先级的无限阻塞队列
DelayQueue封装了一个ProorityBlockingQueue
6.ThreadFactory threadFactory：用于设置线程工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字
7.RejectedExecutionHandler handler：饱和策略
当队列和线程池都已经满了，说明线程池饱和状态，必须采取一种策略处理提交的新任务。
AbortPolicy:直接抛出异常
CallerRunsPolicy:只用调用者所在线程来运行任务
DiscardOldestPolicy:丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务
DiscardPolicy：不处理，直接丢弃
线程池的其他操作
线程池提交任务
execute:提交不需要返回值的任务
submit：提交需要返回值的任务
返回Future对象，Future.get()得到返回值
线程池的关闭
void shutdown():将线程池的状态设置为SHUTDOWN状态，然后中断所有没有正在执行任务的线程
List<Runnable> shutdownNow()：将线程池的状态设置为STOP，然后尝试停止所有正在执行或者暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表
线程池的监控
taskCount:线程池所需要执行的任务数量
completedTaskCount:线程池再运行过程中已完成的任务数量
largestPoolSize:线程池里曾经创建过的最大线程数量，查看是否满过
getPoolSize:线程池的线程数量，线程池不晓辉的话，线程池的线程不会自动销毁，所以这个数字只增不减
getActiveCount:获取活动线程数量
beforeExecute:线程任务执行前
afterExecute:x线程任务执行后
terminated:线程池关闭前执行
Executors框架
ThreadPoolExecutor
ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads):创建一个固定线程数量的线程池
为了满足资源管理的需求，需要限制当前线程数量的应用场景。适用于负载比较重的服务器
ExecutorService newSingleThreadExecutor()：创建使用单个线程的线程池
需要保证顺序执行各个人物，并且在任意时间点上，不会有多个线程是活动的应用场景
ExecutorService newCachedThreadPool()：创建一个会根据需要创建新线程的CacheThreadPool
CacheThreadPool是大小无界的线程池，适合于执行很多短期异步任务的小程序，或者负载较轻的服务器
ScheduledThreadPoolExecutor
ScheduledThreadPoolExecutor：包含若干线程 / SingleThreadScheduledExecutor：只包含一个线程
作用：用来在给定的延迟之后运行任务，或者顶起执行任务。
采用的队列为无界队列DelayQueue
ExecutorService
提交任务：submit()
拒绝新任务，等待任务全部结束关闭线程池shutdown()
尝试立刻关闭线程池并返回等待执行的任务列表List<Runnable> shutdownNow()
FutureTask
ExecutorService
原子类
基本类
AtomicInteger
AtomicBoolean
AtomicLong
引用类型
AtomicReference
AtomicStampedReference
解决ABA问题
AtomicMarkableReference
数组类型
AtomicReferenceArray
AtomicIntegerArray
AtomicLongArray
属性原子修改器
1.必须使用静态方法newUpdater创建一个更新器；3.更新字段的属性必须使用public volatile
AtomicIntegerFieldUpdater
AtomicLongFieldUpdater
AtomicReferenceFieldUpdater
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