Java —— 多线程笔记三、线程通信与线程组、线程异常

男娘i 2022-06-08 02:19 340阅读 0赞

**一、线程通信**

**1、传统线程通信（wait()、notify()、notifyAll() 配合 synchronized）**

**基础介绍：**

wait()、notify()、notifyAll()三个方法属于Object 类，而非Thread 类。这三个方法**必须由同步监视器对象调用**，其作用是使获得当前同步监视器的线程等待（wait，会释放同步锁），或唤醒（notify、notifyAll）在该同步监视器上等待的线程。notify()方法只唤醒当个线程，当有多个线程在此监视器上等待时，随机唤醒其中一个，而notifyAll()方法会唤醒在此监视器上等待的所有线程，所有线程被唤醒后随机竞争CPU资源。

**理解同步监视器：**

（1）、同步监视器是类的实例，而不是类；

（2）、同步监视器的作用是使操作该同步监视器的线程，同一时刻只有一个；

（3）、对于同步方法，同步监视器为类的实例；对于同步代码块，同步监视器为synchronized 关键字后括号内的对象。

**监视器使用：**

对于同一时刻只能有一个线程操作的方法或对象，将方法定义为同步的（此时该方法所在类的实例作为监视器），将对象作为同步监视器（synchronized 同步块）。

**wait、notify、notifyAll方法使用：**

监视器的使用解决了同步访问某对象或某对象方法的问题，但未解决多线程工作的逻辑先后问题，而wait、notify、notifyAll正是解决此问题的。如存取钱，若存钱（线程A）与取钱（线程B）分别为一个线程，操作的是同一个账户（Account类的对象），则规定同一时刻取钱与存钱不能同时进行，则可将Account 类的存取钱方法定义为synchronized 的（此时Account 的实例作为监视器），或将Account 的对象在存取钱同步块中作为同步监视器。当还未存钱时，可以设置flag先让取钱线程wait，检测到存钱后，再对其进行notify。

Account 类实例作为同步监视器：

class Account{
    
    public synchronized boolean saveMoney(){
    //存
    }
    public synchronized boolean fetchMoney(){
    //取
    }
    }

直接在外部的存取钱方法中将Account 对象作为监视器：

//account 为某个账户
    synchronized（account）{
    //对账户进行操作
    }

当然，synchronized 的功能也可用Lock 锁接口的实现类实现。

**2、使用Condition 控制线程通信**

**基础介绍：**

算是对第1点的补充，当不使用synchronized 达到同步目的，而是使用Lock 实现时，这此处不存在隐式的同步监视器，便不能通过监视器调用wait、notify、notifyAll方法达到通信目的，这时便可以使用Condition 类来协调。

Condition 类与Lock 相关类定义再同一个包，基础了解如下：

Lock lock = new ReentrantLock();
    Condition condition = lock.newCondition();
    condition.await();//相当于wait()
    condition.signal();//相当于notify()
    condition.signalAll();//相当于notifyAll()

**理解：**

相当于用Lock 替换synchronized 的功能，对应的用Condition 对象替换隐式同步机监视器。

**3、使用阻塞队列（Blocking Queue）**

**基础介绍：**

Java 5 提供了一个BlockingQueue 接口，它是Queue 接口的子接口，但其主要用途并不是作为容器，而是作为线程同步工具（java本身已经提供了几个该接口的不同方式的实现类）。控制线程同步的两个方法：

put(E e)：尝试把元素放入BlockingQueue 中，如果队列已满，则阻塞当前线程；

take()：尝试从队首取出元素，如果队列已空，则同一阻塞线程。

**BockingQueue 接口还包含的方法分组：**

队尾插入元素：add（抛出异常）、offer（不同返回值）、put（阻塞线程）、offer（指定超时时长）

队首删除元素：remove（抛出异常）、poll（不同返回值）、take（阻塞线程）、poll（指定超时时长）

获取但不删除元素：element（抛出异常）、peek（不同返回值）

**二、线程组和未处理的异常**

**1、线程组**

线程组（ThreadGroup 类）用于对一批线程进行分类管理。程序可直接对线程组进行控制，相当于控制该线程组内的**所有线程**。当创建的线程没有显示指定所属线程组时，其所在线程组为创建它的线程所在线程组，且存在默认线程组。

Thread 对象创建时显示指定其线程组：

Thread(ThreadGroup group,Runnable target)；

Thread(ThreadGroup group,Runnable target,String threadName)；

Thread(ThreadGroup group,String threadName)。

**2、未处理的异常**

**ThreadGroup 定义了一个方法：**

void uncaughtException（Thread t，Throwable e），用于处理该线程组内所有线程抛出的未处理的异常。

**Thread 类也提供了设置异常处理器的方法：**

static setDefaultUncaughtExceptionHandler（Thread.UncaughtExceptionHandler eh）：为该线程类的所有线程实例设置未处理异常处理器。

setUncaughtExceptionHandler（Thread.UncaughtExceptionHandler eh）：为指定线程实例设置未处理异常处理器。

**未处理异常处理优先级（没有则查找下一个）：**

该线程的未处理异常处理器——>该线程类默认的未处理异常处理器——>如果属于某线程组，使用该组的uncaughtException方法处理未处理的异常。

**三、线程池**

线程池可有效地控制系统中并发线程的数量，以防并发线程太多导致性能剧烈下降甚至导致JVM 崩溃。

Java 5开始，提供了Executors 工程类来产生线程池，该工厂类包含如下几个静态方法用于创建线程池：

1、newCachedThreadPool()：创建一个具有缓存功能的线程池，系统根据需要创建线程，这些线程将被缓存在线程池中；

2、newFixedTheadPool(int nThreads)：创建可重用的、固定线程数的线程池；

3、newSingleThreadExecutor()：相当于调用上一个方法，传入参数1；

4、newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：创建具有指定线程数的线程池，它可以在指定延迟后执行线程任务。参数为池中所保存的线程数目，即使线程是空闲时也被保存在线程池中（使用方式上，似乎和上面几种没多大差别）；

5、newScheduledThreadExecutor()：相当于上一个方法，传入参数1；

6、newWorkStealingPool(int parallelism)：创建持有足够的线程数的线程池来支持给定的并行级别，该方法还会使用多个队列来减少竞争（Java 8新增）；

7、newWorkStealingPool()：上一个方法的简化版。假设当前机器有4个CPU，则目标并行级别被设置为4，即相当于为前一个方法传入参数4。

上述方法返回 ExecutorService 对象或ScheduledExecutorService 对象。对于前者，提供了3个重载的submit 方法，将一个Runnable 对象提交给线程池；对于后者，提供了4个方法指定延迟或周期性的执行线程任务的方法（2个schedule方法、固定频率执行线程的scheduleAtFixedRate方法、延迟执行线程的scheduleWithFixedDelay方法）。

扩展：Executor 类：执行Runable 对象的类（非同步的执行），该方式可用于替代直接创建线程的方式：

Executor exe = new Executor();
    exe.execute(runnableObj1);
    exe.execute(runnableObj2);