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java多线程

2024-02-21 11:33:17 0 举报
AI智能生成
多线程
多线程
多线程 网络编程
多线程状态
消息队列
消息队列补偿机制
作者其他创作
大纲/内容
认识线程
<span>线程定义</span><br>
<span>线程分类</span><br>
<span><span style="font-weight: bold; line-height: 1.45;">守护线程</span></span><br>
<span><span style="font-weight: bold; line-height: 1.45;">用户线程</span></span><br>
<b>线程优先级</b>
<span>线程内存模型</span><br>
<span>线程状态</span><br>
<span>NEW:初始状态</span><br>
<span>RUNABLE:运行状态</span><br>
<span>BLOCKED:阻塞i状态</span><br>
<span>WAITING:等待状态</span><br>
<span>TIME_WAITING:超时状态</span><br>
<span>TERMINATED:终止状态</span><br>
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<br>
异步计算结果：Future/FutureTask
V get()<br>
V get（long timeout,TimeUtil unit）<br>
Thread类
对象方法
<span><span style="text-decoration: underline;">启动start()方法</span></span><br>
<u style="">中断interrupt() /判断是否被中断isInterrupted</u>
<u style="">等待线程t 结束&nbsp; t.join()方法</u>
<span><span style="text-decoration: underline;">设置守护线程setDaemon(boolean on)</span></span><br>
<u style="">设置优先级setProority(int&nbsp; newProority)</u>
Object方法：线程等待wait(long)/wait(long timeout, int nanos)<br>
<span><span style="font-family: 黑体; text-decoration: underline;">释放持有的锁</span></span><br>
<u style="">Object方法：唤醒线程notify()/notifyAll()</u>
静态方法<br>
<span><span style="font-family: 黑体; text-decoration: underline;">获取当前线程currentThread()</span></span><br>
<span><span style="font-family: 黑体; text-decoration: underline;">睡眠sleep(long)</span></span><br>
<span><span style="font-family: 黑体; text-decoration: underline;">不会释放锁</span></span><br>
<font face="黑体"><u style="">让出CPU资源yield()</u></font>
<span><span style="font-family: 黑体; text-decoration: underline;">设置中断标志位为true的interrupted()</span></span><br>
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<br>
如何实现<br>
volatile读写利用内存屏障实现其语义<br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">不能保证原子性</span></span><br>
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<br>
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<br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">禁止重排序</span></span><br>
static<br>
static方法操作static变量时会引发线程安全问题
Lock接口<br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">与synchronized区别的特点</span></span><br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">尝试非阻塞的获取锁</span></span><br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">能被中断地获取锁</span></span><br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">超时获取锁</span></span><br>
基于AQS实现的同步工具
信号量Semaphore<br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">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</span></span><br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">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</span></span><br>
栅栏CyclicBarrier<br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">适用于多线程计算数据，最后合并：比如归并排序此类任务</span></span><br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">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</span></span><br>
每个线程调用await()方法告诉栅栏CyclicBarrier已经到达屏障
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">构造函数:</span></span>CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)<br>
barrierAction:表示到达屏障后优先执行的线程&nbsp; /parties:表示屏障需要拦截的数量<br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">计数器可以重置reset()方法</span></span><br>
闭锁CountDownLatch<br>
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)<br>
阻塞等待计数器为0&nbsp; ：await（）
boolean await(long timeout, TimeUnit unit)<br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">计数器减1&nbsp; countDown()</span></span><br>
计数器只能使用一次
显示锁<br>
ReentrantLock<br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">公平锁与非公平锁</span></span><br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">加锁lock()</span></span><br>
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<br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">适用于读多写少的场景</span></span><br>
公平锁与非公平锁<br>
readLock():共享锁/writeLock():独占锁<br>
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<br>
锁降级<br>
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<br>
<span><span style="line-height: 1.45;-en-clipboard:true;">禁止重排序</span></span><br>
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<br>
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
<span><span style="line-height: 1.45;">线程池的优点</span><span style="line-height: 1.45;"></span></span>
<span><span style="line-height: 1.45;">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</span><span style="line-height: 1.45;"></span></span>
<span><span style="line-height: 1.45;">提高效应速度：任务不需要等到线程创建就能立即执行</span><span style="line-height: 1.45;"></span></span>
<span><span style="line-height: 1.45;">提高线程的可管理性：线程池统一分配，调优和监控</span><span style="line-height: 1.45;"></span></span>
<span><span style="line-height: 1.45;">线程池接受新任务的流程</span></span><br>
<span><span style="line-height: 1.45;"><font color="#ffffff">（1）线程池判断核心线程池里面的线程是否都在执行任务</font></span></span><br>
NO:创建一个新的工作线程执行任务
<span><span style="line-height: 1.45;">YES:执行流程（2）</span></span><br>
<span><span style="line-height: 1.45;">（2）线程池判断工作队列是否满了</span></span><br>
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）
<span><span style="line-height: 1.45;">（3）线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。</span></span><br>
<span><span style="line-height: 1.45;">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</span></span><br>
<span><span style="line-height: 1.45;">如果已经饱和了，则交给饱和策略来处理任务</span></span><br>
线程池的组成部分
<span><span style="line-height: 1.45;">管理器</span></span><br>
<span><span style="line-height: 1.45;">工作线程</span></span><br>
<span><span style="line-height: 1.45;">任务接口</span></span><br>
<span><span style="line-height: 1.45;">等待队列</span></span><br>
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。<br>
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
&nbsp;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&lt;Runnable&gt; 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
<span><span style="line-height: 1.45;">线程池的其他操作</span></span><br>
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&lt;Runnable&gt; 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&nbsp;
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
<span><span style="line-height: 1.45;">Executors框架</span></span><br>
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&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; /&nbsp; &nbsp; 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&lt;Runnable&gt; shutdownNow()
FutureTask
<span><span style="line-height: 1.45;">ExecutorService</span></span><br>
原子类
基本类
AtomicInteger
AtomicBoolean
AtomicLong
<span><span style="line-height: 1.45;">引用类型</span></span><br>
AtomicReference
AtomicStampedReference
解决ABA问题
AtomicMarkableReference
<span><span style="line-height: 1.45;">数组类型</span></span><br>
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<br>
AtomicLongFieldUpdater<br>
AtomicReferenceFieldUpdater
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