java多线程小结

一、并行 并发 和线程 进程

1. 并行与并发

   • 并发：指两个或多个事件在同一个时间段内**发生。
   • 并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。

2. 线程 进程

   • 一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中可以包含多个线程

3. 线程调度:

   • 分时调度

     所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间。

   • 抢占式调度

     优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。

     • 设置线程的优先级

二、多线程

1. 原理：

   • 多线程执行时，在栈内存中，其实每一个执行线程都有一片自己所属的栈内存空间。进行方法的压栈和弹栈
   • 当执行线程的任务结束了，线程自动在栈内存中释放了。但是当所有的执行线程都结束了，那么进程就结束了

2. Thread类：

   1. 构造方法：
      • public Thread() :分配一个新的线程对象。
      • public Thread(String name) :分配一个指定名字的新的线程对象。
      • public Thread(Runnable target) :分配一个带有指定目标新的线程对象。
      • public Thread(Runnable target,String name) :分配一个带有指定目标新的线程对象并指定名字。
   2. 常用方法：
      • public String getName() :获取当前线程名称。
      • public void start() :导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。
      • public void run() :此线程要执行的任务在此处定义代码。
      • public static void sleep(long millis) :使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。
      • public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。

3. Runnable类

   Runnable对象仅仅作为Thread对象的target，

   Runnable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。

   ** 而实际的线程对象依然是Thread实例，只是该Thread线程负责执行其target的run()方法**

4. Thread类和Runnable类的区别（实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势）

   1. 适合多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源。
   2. 可以避免java中的单继承的局限性。
   3. 增加程序的健壮性，实现解耦操作，代码可以被多个线程共享，代码和线程独立。
   4. 线程池只能放入实现Runable或Callable类线程，不能直接放入继承Thread的类。

5. 拓展：

   在java中，每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程，一个是垃圾收集线程。每当使用 java命令执行一个类的时候，实际上都会启动一个JVM，每一个JVM其实在就是在操作系统中启动了一个进程

三、线程安全

线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写 操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步， 否则的话就可能影响线程安全

线程同步：

1. 同步代码块： synchronized 关键字可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问

   • 格式：

   synchronized(同步锁){
   	需要同步操作的代码
   }
   

   • 同步锁：
     • 在任何时候,最多允许一个线程拥有同步锁,谁拿到锁就进入代码块,其他的线程只能在外等着 (BLOCKED)
     • 锁对象可以是任意类型
     • 多个线程对象要使用同一把锁

2. 同步方法

   同步锁：

   • 对非静态方法，同步锁就是this
   • 对静态方法，使用当前方法所在类的字节码对象

3. 锁机制（LOCK）

   public void lock() //加同步锁
   public void lock() //释放同步锁
   

   线程状态：

   当线程被创建并启动以后，它既不是一启动就进入了执行状态，也不是一直处于执行状态

   • NEW（新建）
   • Runnable（可运行）
   • Blocked（锁阻塞）
   • Waitting（无线等待）
   • Timed Waitting（计时等待）
   • Timinated（被终止）

   

四、等待唤醒机制

等待唤醒中的方法

等待唤醒机制就是用于解决线程间通信的问题的，使用到的3个方法的含义如下：

1. wait：线程不再活动，不再参与调度，进入 wait set 中，因此不会浪费 CPU 资源，也不会去竞争锁了，这时的线程状态即是 WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作，也即是“通知（notify）”在这个对象上等待的线程从wait set 中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中
2. notify：则选取所通知对象的 wait set 中的一个线程释放；例如，餐馆有空位置后，等候就餐最久的顾客最先入座。
3. notifyAll：则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。

注意：

哪怕只通知了一个等待的线程，被通知线程也不能立即恢复执行，因为它当初中断的地方是在同步块内，而此刻它已经不持有锁，所以她需要再次尝试去获取锁（很可能面临其它线程的竞争），成功后才能在当初调用 wait 方法之后的地方恢复执行。

总结如下：

• 如果能获取锁，线程就从 WAITING 状态变成 RUNNABLE 状态；
• 否则，从 wait set 出来，又进入 entry set，线程就从 WAITING 状态又变成 BLOCKED 状态

调用wait和notify方法需要注意的细节

1. wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为：对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。
2. wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为：锁对象可以是任意对象，而任意对象的所属类都是继承了Object类的。
3. wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为：必须要通过锁对象调用这2个方法。

五、线程池

1. 使用：

   Java里面线程池的顶级接口是java.util.concurrent.Executors，但是严格意义上讲Executors并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是java.util.concurrent.ExecutorService

2. Executors类中有个创建线程池的方法如下：

   • public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：返回线程池对象。(创建的是有界线程池,也就是池中的线程个数可以指定最大数量)

   获取到了一个线程池ExecutorService 对象，那么怎么使用呢，在这里定义了一个使用线程池对象的方法如下：

   • public Future<?> submit(Runnable task):获取线程池中的某一个线程对象，并执行

     Future接口：用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。线程池创建与使用。

   使用线程池中线程对象的步骤：

   1. 创建线程池对象。
   2. 创建Runnable接口子类对象。(task)
   3. 提交Runnable接口子类对象。(take task)
   4. 关闭线程池(一般不做)。