多线程并发知识精要

系统管理员 2021-04-06 13:26 550阅读 0赞

**学习多线程并发，要着重 “外练互斥，内修可见” ，这是掌握多线程、学习多线程并发的重要技术点。**

## 一、基础知识 ##

1、currenThread() 方法可返回代码段正在被哪个线程调用的信息

2、多线程两种方式 集成Thread OR 实现Runable

3、isAlive() 的功能是判断当前线程是否处于活动状态（活动状态就是线程以启动且尚未终止）

4、sleep()的作用是在指定的毫秒数内让“正在执行的线程” 休眠（暂停执行，释放cpu 但不释放锁）

5、getId() 的作用是取得线程的唯一标识

6、inerrupt() 用来停止线程，但interrupt() 方法的使用效果并不像for+break 一样，马上就停止循环。调用interrupt() 方法紧紧在当前线程中打了一个停止的标记，并不是停止线程。

7、判断线程是否停止，Thread 提供了两种方法 ,interrupted() :\[测试\]当前线程是否已经中断（此方法执行后会清除中断状态）。 isInterruopted() ：测试线程是否已经中断（执行后不清楚状态标志）。

8、可以用异常法来中断线程（先判断isInterruopted() 然后抛出异常）

9、如果线程处于sleep()状态，此时中断线程，将抛出异常，并清除停止状态值。

10、暴力停止线程的方法，stop() 停止线程是非常暴力的，目前已经废弃，因为强制停止线程有可能会导致一些清理性的工作无法完成。另外就是对锁定的对象进行了“解锁”，导致数据得不到同步处理，出现数据不一致的问题。

11、可以使用suspend() 方法暂停线程，使用resume() 方法恢复线程的执行。此方法不释放锁，只释放cpu。使用不当，极易造成公共的同步对象独占，使得其他线程无法访问公共同步对象。也有可能造成数据不同步的现象（加锁就不会了）

12、yield() 方法的作用是放弃当前CPU资源，将它让给其他任务执行。但放弃时间不确定，有可能刚刚放弃，又马上获得CPU时间片。

13、可以通过setPriority()方法设置线程的优先级，优先级越高就会越先被执行。优先级是可以被继承的，优先级具有随机性（并不保证低优先级一定在高优先级后执行）

14、守护线程是一种特殊的线程，它的特性有“陪伴” 的含义，当前线程中不存在非守护线程了，则守护线程自动销毁。典型的守护线程就是垃圾回收线程。

## 二、对象及变量的并发访问 ##

1、“非线程安全” 问题存在于 实例变量 中，如果是方法内部的私有变量，则不存在非线程安全问题。

2、 synchronized 加在方法上获得的是类锁，不同的对象活动不同的锁。但同类中其他线程可以异步调用非synchronized方法

3、synchronized 锁重入，也就是使用synchronized 时，当一个线程得到一个对象锁后，再次请求此对象锁时是可以再次得到该对象锁。这也证明在一个synchronized 方法/块的内部调用本类其他synchronized 方法/块时，是永远可以得到锁。

4、如果不可锁重入，就会造成死锁，可重入锁也支持在父子类继承。

5、当一个线程执行的代码出现异常时，其所持有的锁会自动释放。

6、使用synchronized 关键字声明方法同步时，从时间上看，弊端很明显，解决这样的问题可以使用synchronized 同步块。

7、在使用同步synchronized (this) 代码块时需要注意，当一个线程访问Object 的一个synchronized(this) 同步块时，其他线程对同一个Object中所有其他synchronized(this) 代码块访问将被阻塞，这说明synchronized 使用的 对象监视器 是一个。

8、和synchronized 方法一样，synchronized （this） 代码块也是锁定当前对象的。

9、多线程调用同一个对象的不同名称synchronized 同步方法或synchronized (this)同步代码块时，调用的效果就是按顺序执行，也就是同步阻塞的。

10、\[Java\]还支持synchronized （非this对象），优点就是同类中不与其他synchronized （非this对象）争抢this锁。 volatile 关键字的主要作用是使变量在多个线程间可见

11、synchronized （ x） 前提下，当多个线程同时执行synchronized (x)\{\} 同步代码块时呈现同步效果。当其他线程执行x对象中synchronized同步方法时呈现同步效果。当其他线程执行x对象方法里的synchronized（this）代码块时也呈现同步效果

12、关键字synchronized 还可以应用在static 静态方法上，如果这样写，那是对当前\*.java 文件对应的Class类进行持锁，也就说所有产生的对象实例都是同步的。

13、如果有synchronized public static 和 synchronized public 两种持有的锁是不一样的，一个是class锁，一个是对象锁

14、同步synchronized (class) 代码块的作用其实和 synchronized static 方法的作用一样，都是获得class锁

15、将synchronized （String） 同步块与string 联合使用时，要注意常量池带来的一些例外。相同字符获得锁有可能是一样的

16、死锁就是程序bug，在设计时就要避免双方互相持有对方的锁的情况。可以使用JDK自带工具检测是否死锁的现象。使用JPS命令找到线程ID，jstack -l id 查看结果

17、volatile 关键字的主要作用是使变量在多个线程间可见。线程栈属于每个线程私有的，使用volatile将强制性从公共堆栈中获取值。

18、使用volatile关键字增加了实例变量在多个线程之间的可见性。但volatile关键字最致命的缺点是不支持原子性。不支持i++类似操作。

19、关键字volatile是线程同步的轻量级实现，所以其性能肯定比synchronized 要好，并且volatile只能修饰于变量，而synchronized 可以修饰方法及代码块。随着JDK新版本发布，synchronized 在执行效率上得到很大提升。

20、多线程访问volatile不会发生阻塞，而synchronized 会出现阻塞。

21、volatile能保证数据的可见性，但不能保证原子性；而synchronized 可以保证原子性也可以间接保证可见性，因为它会将私有内存和公共内存中的数据进行同步。 22、volatile关键字解决的是变量在多个线程之间的可见性；synchronized 关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性；

23、原子类操作可以使用AtomicInteger.incrementAndGet()等

## 三、线程间通信 ##

1、wait() 方法作用是使当前执行代码的线程等待，wait()方法是Object类的方法，该方法用来将当前线程置入 “预执行队列”中，并且在wait()所在的代码处停止执行，直到接到通知或者被中断为止。再调用wait()前，线程必须获得该对象的对象级别锁，即只能在同步方法或者同步块中调用wait()方法。在执行wait()方法后，当前线程释放锁。再从wait()返回前，线程与其他线程竞争重新获得锁。如果调用wait()时没有持有适当的锁，则抛出IllegalMonitorStateException，它是runtimeException的一个字类，因此，不需要try-catch

2、 notify()方法也要在同步方法或同步块中调用，即在调用前，线程也必须获得该对象的对象级别的锁。如果调用notify()没有获得适当的锁，也会抛出IllegalMonitorStateException异常。该方法用来通知那些有可能等待该对象的对象锁的其他线程，如果有多个线程等待，则由线程规划器随机挑选其中一个呈wait状态的对象（线程级别越高获得几率越大），对其进行nontify()通知，并使其获得对象锁。

3、 在执行notify()后，当前线程不会马上释放该对象锁，呈wait状态的线程也不能马上获得该对象锁，需要等notify()方法的线程将程序执行完，也就是退出synchronized代码块后，当前线程才会释放锁，而呈wait状态所在的线程才可以获取该对象锁。当第一个获得对象锁的wait线程运行完毕后，它会释放掉该对象锁，此时如果该对象没有再次使用notify()语句，即便该对象已经空闲，其他wait状态线程由于没得到通知，还是会继续阻塞在wait状态，直到该对象发出一个notify或notifyAll.

4、wait() 方法可以使调用该方法的线程释放共享资源的锁，然后从运行状态退出，进入等待队列，直到被再次唤醒。

5、notify() 方法可以随机唤醒等待队列中等待同一共享资源的“一个”线程并使该线程退出等待队列，进入可运行状态。

6、notifyAll() 方法可以使所有正在等待队列中等待同一共享资源的 全部 线程从等待状态退出，进入可运行状态。此时，优先级最高的那个线程最先执行，但也有可能是随机执行，取决JVM实现。

图解： 1） 新建一个线程对象后，再调用它的start() 方法，系统会为此线程分配CPU资源，使其处于Runnable(可运行)状态，这是一个准备运行的阶段。如果线程抢到CPU资源，线程就处于Running(运行)状态。

2） Runnable状态和Running状态可相互切换，因为有可能线程运行一段时间后，有其它高优先级的线程抢占CPU资源，这时此线程就从Running状态变成Runable状态。 线程进入Runnable状态大体分为如下5种情况：（其实就是准备抢占CPU的状态） 调用sleep()方法后经过的时间超过了指定的休眠时间 线程调用的阻塞IO已经返回，阻塞方法执行完毕 线程成功的获得了试图同步的监视器 线程正在等待某个通知，其他线程发出了通知 处于挂起状态的线程调用了resume恢复方法

3） Blocked是阻塞的意思，例如遇到了一个IO操作，此时CPU处于空闲状态，可能会转而把CPU时间片分配给其他线程，这时也可以称为”暂停”状态。Blocked状态结束后，进入Runable状态，等待系统重新分配资源。 出现阻塞的情况大体分为如下5种： 线程调用sleep()方法，主动放弃占用的处理器资源 线程调用了阻塞式IO方法，在该方法返回前，该线程被阻塞 线程试图获得一个同步监视器，但该同步监视器正在被其他线程持有 线程在等待某个通知 线程调用了suspend（）方法将该线程挂起。此方法容易导致死锁，尽量避免使用

4） run()方法运行结束后进入销毁阶段，整个线程执行完毕

7、每个锁对象都有两个队列，一个是就绪队列，一个是阻塞队列。就绪队列存储了将要获得锁的线程，阻塞队列存储了被阻塞的线程。一个线程被唤醒后，才会进入就绪队列（Runable状态），等待CPU调度；反之，一个线程被wait()后，就会进入阻塞队列，等待下一次被唤醒。

8、当线程呈wait状态时，调用线程对象的interrupt（）方法会出现InterruptedException异常。

9、带一个参数的wait(long)方法的功能是等待某一时间是否有线程对其进行唤醒，如果超过这个时间则自动唤醒。

10、管道流（pipeStream）是一种特殊的流，用于在不同线程间直接传送数据。一个线程发送数据到输出管道，另一个线程从输入管道中读取数据。通过使用管道，实现不同线程间的通信，而无需借助临时文件之类的。

11、JDK 提供4个类来使线程间通信 1） PipedInputStream 和 PipedOutputStream 2 ) PipeReader 和 PipedWriter

12、使用代码 inputStream.connect(outputStream) 或 outputStream.connect(inputStream) 的作用使两个Stream之间产生通信链接，这样才可以进行数据传输。

13、方法join() 的主要作用是等待线程对象销毁。

14、方法join()的作用是使所属的线程对象X正常执行run()方法中的任务，而使其当前线程Z进行无限期的阻塞，等待线程X销毁后再继续执行线程Z后边的代码。

15、方法join()具有使线程排队运行的作用，有些类似同步的运行效果。join和synchronized的区别是：join在内部使用的是wait()方法进行等待，而synchronized关键字使用的是 对象监视器 原理做同步。

16、join() 与interrupt()遇到会出现异常。

17、类ThreadLocal 主要解决的就是每个线程绑定自己的值，可以将ThreadLocal类比喻成全局存放数据的盒子，盒子中可以存储每个线程的私有数据。