JAVA多线程入门

骑猪看日落 2022-06-16 01:27 235阅读 0赞

# JAVA多线程概述 #

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## 为什么使用多线程 ##

*  进程之间不能共享内存，但线程之间共享内存很容易
 *  系统创建进程需要为该进程重新分配系统资源，但创建线程代价小得多，因此使用多线程来实现多任务并发比多进程的效率高
 *  JAVA内置了多线程功能支持，而不是单纯的作为底层操作系统的调度方式，从而简化了JAVA的多线程编程

## 线程的创建 ##

*  继承`Thread`类（可直接使用`this`关键字获得当前对象,多个线程无法共享线程类的实例变量）
 *  实现`Runnable`接口（必须使用`Thread.currentThread()`方法，多个线程可以共享线程类的实例变量)
 *  使用`Callable`和`Future`创建线程(`call()`方法作为线程执行体，可以有返回值去，可以声明抛出异常）

## 线程的生命周期 ##

*  新建（New）--使用`new`关键词新建一个线程
 *  就绪（Runnable）--调用`start()`方法
 *  运行（Running)--处于就绪状态的线程获得CPU，开始执行`run()`方法体
 *  阻塞（Blocked）  
    线程调用`sleep()`方法主动放弃所占用的处理器资源  
    线程调用了一个阻塞式的IO方法  
    线程试图获得一个同步监视器，但该监视器被其他线程所持有  
    线程在等待某个通知  
    程序调用了线程的`suspend()`方法将该线程挂起（容易导致死锁）
 *  死亡（Dead）  
    `run()`方法或`call()`方法执行完成，线程正常结束  
    线程抛出一个未捕获的异常  
    直接调用该线程的`stop()`方法来结束该线程（容易导致死锁）

## 控制线程 ##

*  `join()`方法--当某个程序执行流中调用其他程序的`join()`方法时，调用线程被阻塞，直到`join()`方法加入的join线程执行完为止
 *  `setDemon()`方法--将指定线程设置为守护线程
 *  `sleep()`方法--暂停线程的执行，并进入阻塞状态
 *  `yield()`方法--暂停线程的执行，并进入就绪状态
 *  `setPriority()`方法--改变线程的优先级，让优先级高的线程获得更多的执行机会

## 线程同步 ##

*  同步代码块(同步监视器为`obj`)  
    `synchronized(obj){ ... }`
 *  同步方法(同步监视器为`this`)  
    `public synchronized void draw{ }`
 *  同步锁（Lock）
    
        //定义锁对象
        private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        //加锁
        lock.lock();
        //释放锁
        lock.unlock();
 *  释放同步监视器的锁定

1.  当前线程的同步方法，同步代码块执行结束
2.  当前线程在同步方法，同步代码块遇到`break`,`return`终止了继续执行
3.  当前线程在同步方法，同步代码块出现未处理的异常
4.  当前线程执行同步方法，同步代码块时执行了同步监视器对象的`wait()`方法

*  不释放同步监视器的情况

1.  线程执行同步方法，同步代码块时，程序调用`Thread.sleep()`，`Thread.yield()`方法来暂停当前线程的执行
2.  线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的`suspend()`方法将该线程挂起

## 线程通信 ##

*  传统的线程通信  
    对于使用`synchronized`修饰的同步方法或代码块，借助`Object`类提供的`wait()`,`notify()`,`notifyAll()`方法
 *  使用Condition控制线程通信  
    如果程序显式使用`Lock`对象保证同步，则使用`Condition`对象的`await()`,`signal()`,`signalAll()`来控制程序的协调运行
 *  使用阻塞队列（BlockingQueue）控制线程通信  
    `BlockingQueue`接口：`put()`方法尝试把元素放入队列中，入托队列元素已满，则阻塞该线程，`take()`方法尝试从队列头部去取出元素，如果队列元素已空，则阻塞该线程

## 线程池 ##

*  `Executors`工厂类来产生线程池
    
        //返回ExecutorService对象的方法
        newCachedThreadPool()
        newFixedThreadPool(int nThreads)
        newSingleThreadExecutor()
        //返回ScheduleExecutorService线程池的方法
        newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
        newSingleThreadScheduledExecutor()
        //生成work stealing池，相当于后台线程池
        ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism) ExecutorService newWorkStealingPool()
 *  创建`Runnable`或者`Callable`实现类的实例
 *  调用`ExecutorService`对象的`submit()`方法来提交`Runnable`或者`Callable`实例
 *  调用`ExecutorService`对象的`shutdown()`方法关闭线程池

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*  `ForkJoinPool`\--充分利用多核CPU

1.  创建`ForkJoinPool`实例
2.  创建有继承了返回值的`RecursiveTask`或无返回值的`RecursiveAction`实例
3.  调用`ForkJoinPool`的`submit(ForkJoinTask task)`或`submit(ForkJoinAction action)`方法来执行指定任务
    
    ## 线程相关类 ##

*  `ThreadLocal`类  
    隔离多个线程的数据共享，从根本上避免多个线程之间对共享资源的竞争
 *  包装线程不安全的集合类  
    使用`Collections`提供的类方法包装
 *  线程安全的集合类

1.  以`Concurrent`开头的集合类
2.  以`CopyOnWrite`开头的集合类