【java】java多线程及线程池详解

叁歲伎倆 2023-09-23 20:15 92阅读 0赞

### 目录 ###

*  前言
 *   *  线程是什么？多线程是什么？
     *  多线程的作用和好处以及缺点
     *  守护线程和用户线程
     *  并发和并行的区别
 *  一.线程的状态和常用方法
 *   *  1.线程各种状态转化图
     *  2.线程相关常用方法有
     *   *  ① wait()
         *  ② sleep(long timeout)
         *  ③ join()
         *  ④ yield()
         *  ⑤ notify()和notifyAll()
     *  3.wait()和sleep()的区别？
     *  4.为什么 wait()、notify()、notifyAll()方法定义在 Object 类里面，而不是 Thread 类？
 *  二.实现多线程的方式
 *   *  1.继承Thread类(只能继承一个类)
     *  2.实现Runnable接口(可以实现多个接口)
     *  3.使用Callable、FutureTask实现有返回结果的多线程
     *  4.使用线程池--下面会详细讲解
     *  5.附加问题：runnable和callable的区别
 *  三.线程池(4大方法、7大参数、4种拒绝策略)
 *   *  1.线程池的好处
     *  2.七大参数(用银行柜台举例)
     *  3.四大方法
     *   *  ① ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool()
         *  ② ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool()
         *  ③ ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadPool()
         *  ④ ExecutorService executor = Executors.newScheduleThreadPool()
     *  4.四大拒绝策略
 *  四.线程死锁
 *   *  1.什么是死锁？
     *  2.进程死锁、饥饿、死循环的区别
     *  3.造成死锁的四个必要条件
     *  3.什么时候会发生死锁？
     *  4.怎么解决死锁？
     *   *  ① 预防死锁
         *  ② 避免死锁
         *  ③ 死锁的检测和解决
         *   *  死锁的检测
             *  死锁的解决
             *  如何决定"对谁动手(选择进程解决死锁)"
 *  五.线程安全
 *   *  1.线程安全主要是三方面
     *  2.保证原子性
     *  3.保证可见性
     *  4.保证有序性
     *  5.volatile和synchronized的区别
     *  6.synchronized和lock的区别

# 前言 #

## 线程是什么？多线程是什么？ ##

**线程：** 是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流（比如一段程序、一个函数等）。  
**多线程：** 多个线程并发执行的技术。

## 多线程的作用和好处以及缺点 ##

**作用：** 充分利用CPU的资源,采用多线程的方法去同时完成几件事情而互不干扰。

**好处：**  
**①** 使用线程可以把程序中占据时间长的任务放到后台去处理，如图片、视频的下载。  
**②** 发挥多核处理器的优势，并发执行让系统运行的更快、更流畅，用户体验更好。

**坏处**  
**①** 大量的线程降低代码的可读性。  
**②** 更多的线程需要更多的内存空间。  
**③** 存在线程不安全问题。

## 守护线程和用户线程 ##

**守护线程：** jvm给的线程。比如：GC线程。  
**用户线程：** 用户自己定义的线程。比如：main线程。

**扩展：**  
Thread.setDaemon(false)设置为用户线程  
Thread.setDaemon(true)设置为守护线程

## 并发和并行的区别 ##

**并发：** 一个处理器同时处理多个任务。(一个人同时吃两个苹果)  
**并行：** 多个处理器同时处理多个任务。(两个人同时吃两个苹果)

# 一.线程的状态和常用方法 #

## 1.线程各种状态转化图 ##

![在这里插入图片描述][6511ba5a1b1f4d06bd4eb5b9f4d19699.png]

## 2.线程相关常用方法有 ##

### ① wait() ###

*  **wait()：** 线程等待，会释放锁 (用于同步代码块或同步方法中，不然会报错)，然后进入等待状态和notify()和notifyAll()一起使用。
 *  **wait(long timeout)：** 等待规定的时间，如果在规定时间内被唤醒就继续执行，如果超过规定时间也会继续向下执行。

public class TestWait implements Runnable {
        
        private Object lock;
        public TestWait(Object lock) {
        
            this.lock = lock;
        }
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            Object lock = new Object();
            // 创建两个线程
            Thread t1 = new Thread(new TestWait(lock),"t1");
            Thread t2 = new Thread(new TestWait(lock),"t2");
            t1.start();
            t2.start();
        }
    
        @Override
        public void run() {
        
            synchronized (lock) {
        
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备进入等待状态");
                try {
        
                    //唤醒等待中的线程，进入就绪状态
                    lock.notify();
                    
                    //线程等待，释放锁
                    lock.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待结束，继续执行");
            }
        }
    }
    
    运行结果：
    t2准备进入等待状态                
    t1准备进入等待状态
    t2等待结束，本线程继续执行
    
    运行结果不唯一，但是总会有一个线程执行不完。
    以上运行步骤如下：
    1.t2线程运行，调用notify()方法唤醒等待中的线程(现在等待队列中没有线程)，然后调用wait()方法进入等待队列。
    2.t1线程运行，调用notify()方法唤醒等待中的线程(这时唤醒了t2线程，因为只有等待队列中只有t2，所以一定是t2获取cpu使用权)，然后wait()方法进入等待队列。
    3.t2线程继续向下运行，然后结束，t1还在等待队列，没有被唤醒，所以t1执行不完。
    
    
    注意：被唤醒的线程，会从等待队列，进入就绪状态，然后去竞争cpu的使用权。

### ② sleep(long timeout) ###

*  **sleep()：** 线程睡眠，不会释放锁(规定时间到了之后继续执行线程) 。一搬用于模拟网络延时。

public class TestSleep implements Runnable {
        
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            Object lock = new Object();
            // 创建两个线程
            Thread t1 = new Thread(new TestSleep(),"t1");
            Thread t2 = new Thread(new TestSleep(),"t2");
            t1.start();
            t2.start();
        }
    
        @Override
        public void run() {
        
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备进入等待状态");
            try {
        
                //线程睡眠两秒之后，继续执行，不会释放锁。
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待结束，继续执行");
        }
    }
    
    运行结果：
    t1准备进入睡眠状态
    t2准备进入睡眠状态
    t1睡眠结束，继续执行
    t2睡眠结束，继续执行
    
    以上结果不唯一。

### ③ join() ###

*  **join()：** 指定的线程加入到当前线程，可以将两个交替执行的线程合并为顺序执行的线程。底层是利用wait()方法实现。可以应用于必须多个线程完成才能执行主线程，比如：三个人去酒店吃饭，三个都到酒店才能上菜。

正常执行

public class TestJoin {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
          Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
         //线程t1
                @Override
                public void run() {
        
                    try {
        
                        Thread.sleep(2000);
                        System.out.println("执行t1");
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
    
            Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
         //线程t2
                @Override
                public void run() {
        
                    try {
        
                        Thread.sleep(3000);
                        System.out.println("执行t2");
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            t1.start();
            t2.start();
            System.out.println("执行main");
        }
    }
    
    运行结果：
    执行main
    执行t1
    执行t2

让主线程(main)最后执行，让 t1 和 t2 先执行完成。

public class TestJoin {
        
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
          Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
         //线程t1
                @Override
                public void run() {
        
                    try {
        
                        System.out.println("执行t1");
                        Thread.sleep(4000);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
    
            Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
         //线程t2
                @Override
                public void run() {
        
                    try {
        
                        System.out.println("执行t2");
                        Thread.sleep(3000);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            t1.start();
            t2.start();
            t1.join(); //t1参与到当前线程(main)的执行中，所以主线程需要等待t1执行完成才会继续执行，但是t2不受影响、。
            System.out.println("执行main");
        }
    }
    
    运行结果：
    执行t2
    执行t1
    执行main
    
    或者
    
    执行t1
    执行t2
    执行main

让 t1 和 t2 按顺序执行

public class TestJoin {
        
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
          Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
         //线程t1
                @Override
                public void run() {
        
                    try {
        
                        System.out.println("执行t1");
                        Thread.sleep(2000);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
    
            Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
         //线程t2
                @Override
                public void run() {
        
                    try {
        
                        System.out.println("执行t2");
                        Thread.sleep(3000);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            t1.start();
            t1.join(); //t1参与到当前线程的执行中，所以主线程需要等待t1执行完成才会继续执行，这是t2需要等待t1执行完毕之后才能执行。
            t2.start();
        }
    }
    
    运行结果：
    执行t1
    执行t2

### ④ yield() ###

*  **yield()：** 线程让步(正在执行的线程)，会使线程让出cpu使用权，进入就绪状态。

public class TestYield {
        
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
          Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
         //线程t1
                @Override
                public void run() {
        
                    System.out.println("执行t1");
                    Thread.yield();//t1让出cpu使用权限，回到就绪状态
                    System.out.println("执行结束t1");
                }
            });
    
            Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
         //线程t2
                @Override
                public void run() {
        
                    System.out.println("执行t2");
                    System.out.println("执行结束t2");
                }
            });
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }
    
    如果先执行t1，然后t1会让出线程，进入就绪状态，然后t2执行完成，t1再去竞争cpu的使用权，在继续执行。

### ⑤ notify()和notifyAll() ###

*  **notify()：** 随机唤醒一个在等待状态的线程，进入就绪状态。

public class TestNotify implements Runnable{
        
        static Object lock = new Object();
    
        public static void main(String[] args) {
        
            Thread thread1 = new Thread(new TestNotify(), "t1");
            Thread thread2 = new Thread(new TestNotify(), "t2");
            thread1.start();
            thread2.start();
            try {
        
                Thread.sleep(1000); //主线程睡眠，让线程t1或t2执行
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (lock) {
        
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获得了锁");
                System.out.println("唤醒前" + thread1.getName() + "状态是" + thread1.getState());
                System.out.println("唤醒前" + thread2.getName() + "状态是 " + thread2.getState());
                lock.notify(); // 随机唤醒一个在等待状中的线程
            }
            try {
        
                Thread.sleep(1000);//主线程睡眠，让线程t1或t2执行
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("唤醒后" + thread1.getName() + "状态是" + thread1.getState());
            System.out.println("唤醒后" + thread2.getName() + "状态是" + thread2.getState());
        }
    
        @Override
        public void run() {
        
            synchronized (lock) {
        
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始执行");
                try {
        
                    lock.wait(); // 进入等待状态
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 线程结束");
            }
        }
    }
    
    运行结果：
    t1 开始执行
    t2 开始执行
    main 获得了锁
    唤醒前t1状态是WAITING
    唤醒前t2状态是 WAITING
    t1 线程结束
    唤醒后t1状态是TERMINATED
    唤醒后t2状态是WAITING
    
    运行结果不唯一，由上面可以看出，notify()随机唤醒了一个线程，唤醒的是t1，也有可能唤醒的是t2。然后没被唤醒的线程一直处于等待状态，这样就会导致程序结束不了。

*  **notifyAll()：** 唤醒在等待队列的所有线程，进入就绪状态。

package com.navi.vpx;
    
    public class TestNotify implements Runnable{
        
        static Object lock = new Object();
    
        public static void main(String[] args) {
        
            Thread thread1 = new Thread(new TestNotify(), "t1");
            Thread thread2 = new Thread(new TestNotify(), "t2");
            thread1.start();
            thread2.start();
            try {
        
                Thread.sleep(1000); //主线程睡眠，让线程t1或t2执行
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (lock) {
        
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获得了锁");
                System.out.println("唤醒前" + thread1.getName() + "状态是" + thread1.getState());
                System.out.println("唤醒前" + thread2.getName() + "状态是 " + thread2.getState());
                lock.notifyAll(); // 唤醒全部在等待状态的线程
            }
            try {
        
                Thread.sleep(1000);//主线程睡眠，让线程t1或t2执行
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("唤醒后" + thread1.getName() + "状态是" + thread1.getState());
            System.out.println("唤醒后" + thread2.getName() + "状态是" + thread2.getState());
        }
    
        @Override
        public void run() {
        
            synchronized (lock) {
        
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始执行");
                try {
        
                    lock.wait(); // 进入等待状态
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 线程结束");
            }
        }
    }
    运行结果：
    t1 开始执行
    t2 开始执行
    main 获得了锁
    唤醒前t1状态是WAITING
    唤醒前t2状态是 WAITING
    t2 线程结束
    t1 线程结束
    唤醒后t1状态是TERMINATED
    唤醒后t2状态是TERMINATED
    
    
    运行结果不唯一，有上面可得notifyAll()唤醒的是所有在等待状态的线程，使线程都进入就绪状态，然后竞争锁，最后全部执行完成，程序结束。

## 3.wait()和sleep()的区别？ ##

① wait() 来自Object，sleep()来自Thread。

② wait()会释放锁，sleep()不会释放锁。

③ wait()只能用在同步方法或代码块中，sleep()可以用在任何地方。

④ wait()不需要捕获异常，sleep()需要捕获异常。

## 4.为什么 wait()、notify()、notifyAll()方法定义在 Object 类里面，而不是 Thread 类？ ##

① **锁可以是任何对象**，如果在Thread类中，那只能是Thread类的对象才能调用上面的方法了。

② java中进入临界区(同步代码块或同步方法)，线程只需要拿到锁就行，而并不关心锁被那个线程持有。

③ 上面方法是java两个线程之间的通信机制，如果不能通过类似synchronized这样的Java关键字来实现这种机制，那么Object类中就是定义它们最好的地方，以此来使任何Java对象都可以拥有实现线程通信机制的能力。

# 二.实现多线程的方式 #

## 1.继承Thread类(只能继承一个类) ##

public class MyThread extends Thread{
        
    	
        public void run(){
        
            System.out.println("执行run()方法");
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
        	//创建对象
            MyThread myThread = new MyThread();
    
    		//启动线程，执行run()方法
            myThread.start(); 
        }
    }

## 2.实现Runnable接口(可以实现多个接口) ##

public class MyRunable implements Runnable{
        
        
        //重写的run()方法
        @Override
        public void run() {
        
            System.out.println("执行run()方法");
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            //创建对象
            MyRunable myRunable = new MyRunable();
            
            //创建线程对象
            Thread thread = new Thread(myRunable);
    		
    		//启动线程，执行run()方法
            thread.start(); 
        }
    }

## 3.使用Callable、FutureTask实现有返回结果的多线程 ##

public class MyCallable implements Callable<String> {
        
    
        //重写的run()方法
        @Override
        public String call() {
        
            System.out.println("执行run()方法");
            return "call返回值";
        }
    
        public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        
            //创建对象
            MyCallable myCallable = new MyCallable();
    
            //创建futureTask
            FutureTask<String>  futureTask = new FutureTask(myCallable);
    
            //创建线程对象
            Thread thread = new Thread(futureTask);
    
            //开启线程，执行run()方法
            thread.start();
    
            //接收call()的返回值
            String result = futureTask.get();
            System.out.println(result);
    
        }
    }

## 4.使用线程池–下面会详细讲解 ##

## 5.附加问题：runnable和callable的区别 ##

① runnable没有返回值，callable有返回值。

②runnable 只能抛出异常，不能捕获，callable 能抛出异常，也能捕获。

# 三.线程池(4大方法、7大参数、4种拒绝策略) #

## 1.线程池的好处 ##

① 线程是稀缺资源，使用线程池可以减少线程的创建和销毁，每个线程都可重复使用。

② 可以根据系统的需求，调整线程池里面线程的个数，防止了因为消耗内存过多导致服务器崩溃。

## 2.七大参数(用银行柜台举例) ##

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler)

*  **corePoolSize：核心线程数(最少开放的柜台数)**

线程池维护的最小线程数，创建后不会被回收(除非：设置allowCoreThreadTimeout=true后，空闲的核心线程超过存活时间(keepAliveTime)也会被回收)。当线程池使用 executor() 方法执行一个新任务时，会先判断运行的线程是否超过核心线程数，如果不超过，就会创建一个新线程并执行任务。

/** ThreadPoolExecutor 源码
         * If false (default), core threads stay alive even when idle.
         * If true, core threads use keepAliveTime to time out waiting
         * for work.翻译如下：
         * 如果为false（默认值），则核心线程即使在空闲时也保持活动状态。
         * 如果为true，则核心线程使用keepAliveTime超时等待工作。
         */
        private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;   //核心线程能否被回收

*  **maximumPoolSize：最大线程数(最大开方法的柜台数)**

线程池允许创建的最大线程数量。

当有有新的任务时，当核心线程满了，还没到达最大线程数，并且没有空闲线程，工作队列已满，那就创建一个新线程去执行任务。

*  **keepAliveTime：空闲线程存活时间(当柜台没有人时就关闭的时间)**

当一个可被回收的线程，空闲时间超过keepAliveTime就会被回收。

可被回收的线程：  
① 设置allowCoreThreadTimeout=true的核心线程。  
② 大于核心线程数的线程(非核心线程)。

*  **unit：空闲线程存活时间的单位**

keepAliveTime的时间单位

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>可选项</th> 
   <th>含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>NANOSECONDS</td> 
   <td>纳秒(1000纳秒 = 1微秒)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>MICROSECONDS</td> 
   <td>微秒(1000微妙 = 1毫秒)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>MILLISECONDS</td> 
   <td>毫秒(1000毫秒 = 1秒)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SECONDS</td> 
   <td>秒</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>MINUTES</td> 
   <td>分钟</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>HOURS</td> 
   <td>小时</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>DAYS</td> 
   <td>天</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  **workQueue：工作队列(等候区，等候区满了的话，就会开放最大柜台数)**

用于存放任务的队列

*  **threadFactory**

线程工厂，用于创建线程

*  **handler：拒绝策略(柜台满了，等候区也满了，不接待的策略)**

超出线程范围和队列容量的任务的处理程序

## 3.四大方法 ##

![在这里插入图片描述][1c0fd7fa655c4faa8db2e7063e476380.png]

**注意**：为什么不推荐使用jdk自带的executors的方式来创建线程池?

图片内容来自阿里开发手册  
![在这里插入图片描述][7d1d8d21021c4c7a9834c66bc9da118e.png]

### ① ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool() ###

> 创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。  
> 优点：可以灵活的回收线程。  
> 缺点：如果创建任务过多，会导致OOM(内存溢出)。

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        
            return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                          60L, TimeUnit.SECONDS,
                                          new SynchronousQueue<Runnable>());
        }

### ② ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool() ###

> 创建一个指定工作线程数量的线程池。  
> 优点：提高线程池的效率和创建线程时的开销。  
> 缺点：因为可能堆积大量请求(队列中)，导致OOM。

//如果核心线程满了，那就存入队列中，提高了线程池效率和创建的线程时的开销，即使空闲也不会被回收，
    	public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        
            return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                          0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                          new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
        }
        
    	public LinkedBlockingQueue() {
        
            this(Integer.MAX_VALUE);
        }

### ③ ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadPool() ###

> 创建一个单线程  
> 优点：可以保证线程的有序执行，如果出现异常，会在创建一个新的线程。  
> 缺点：因为只能创建一个，可能速度没有那么快。还可能堆积大量请求(队列中)，导致OOM。

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        
            return new FinalizableDelegatedExecutorService
                (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                        0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                        new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
        }
        
    	public LinkedBlockingQueue() {
        
            this(Integer.MAX_VALUE);
        }

### ④ ExecutorService executor = Executors.newScheduleThreadPool() ###

> 创建一个定长的线程池，**支持定时及周期性任务执行**。  
> 优点：支持定时及周期性任务执行。  
> 缺点：如果创建任务过多，会导致OOM(内存溢出)。

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        
            return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
        }
    
        public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        
            super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
                 new DelayedWorkQueue());
        }

因为这个线程池比较特殊，所以咱们写一下示例增强理解

第一种：
    ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
    
     scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
        
     
          @Override
          public void run() {
        
             log.info("延长5秒后执行");
           }
     }, 5, TimeUnit.SECONDS);
    
    
    第二种：
    ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
     
     scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
        
     
          @Override
          public void run() {
        
             log.info("延迟一秒，每5秒执行一次");
           }
     }, 1，5, TimeUnit.SECONDS);

## 4.四大拒绝策略 ##

*  **new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()**  
    添加线程池被拒绝，会抛出异常(默认策略)
 *  **new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()**  
    添加线程池被拒绝，不会放弃任务，也不会抛出异常，会让调用者线程去执行这个任务(就是不会使用线程池里的线程去执行任务，会让调用线程池的线程去执行)
 *  **new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()**  
    添加线程池被拒绝，丢掉任务，不抛异常。
 *  **new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()**  
    添加线程池被拒绝，会把线程池队列中等待最久的任务放弃，把拒绝任务放进去。

# 四.线程死锁 #

## 1.什么是死锁？ ##

> 各进程互相等待对方手里的资源，导致各进程都阻塞，无法向前推进的现象。死锁会浪费大量系统资源，导致系统崩溃，所以我们一定要避免死锁。

## 2.进程死锁、饥饿、死循环的区别 ##

**死锁：** 各进程互相等待对方手里的资源，导致各进程都阻塞，无法向前推进的现象。死锁会浪费大量系统资源，导致系统崩溃，所以我们一定要避免死锁。  
**饥饿：** 线程一直得不到想要的资源(比如：在短进程优先（SPF）算法中，若有源源不断的短进程到来，则长进程将一直得不到处理机，从而发生长进程“饥饿”。)  
**死循环：** 某进程执行过程中一直跳不出某个循环的现象。

## 3.造成死锁的四个必要条件 ##

*  互斥：当资源被一个线程占用时，别的线程不能使用。
 *  不可抢占：进程阻塞时，对占用的资源不释放。
 *  不剥夺：进程获得资源未使用完，不能被强行剥夺。
 *  循环等待：若干进程之间形成头尾相连的循环等待资源关系。

## 3.什么时候会发生死锁？ ##

**① 对系统资源的竞争**  
对不可剥夺资源(磁带机、打印机)的竞争可能导致死锁。像CPU这种可剥夺的资源就不会形成死锁。  
**② 进程推进顺序非法**  
请求和释放资源不当，也会导致死锁。比如：线程A和线程B并行占用了资源1和资源2，然后线程A需要资源2，线程B需要资源1，因为资源被对方所占用而阻塞导致死锁。  
**③ 信号量不当**  
如在生产者-消费者问题中，若实现互斥的P操作，在实现同步的P操作之前，就会导致死锁。

**信号量：** 其实就是一个变量（可以是一个整数，也可以是更复杂的记录型变量），可以用一个信号量来表示系统中某种资源的数量。  
**一对原语：** wait(S) 原语和 signal(S) 原语，简称为P(S)和V(S),可以把原语理解为我们自己写的函数，函数名分别为 wait 和 signal，括号里的信号量 S 其实就是函数调用时传入的一个参数。

**生产者-消费者设置互斥和同步**  
生产者和消费者共享一个初始为空、大小为n的缓冲区：  
二者必须互斥的访问缓冲区（互斥）  
只有缓冲区没满的时候，生产者才能把产品放入缓冲区，否则必须等待（同步）  
只有缓冲区不空时，消费这才能从中取走产品，否则等待（同步

## 4.怎么解决死锁？ ##

### ① 预防死锁 ###

*  **破坏互斥**  
    只允许互斥使用的资源改造成共享使用； 比如：SPOOLing技术；但是很多时候有些资源改不了互斥，有的还要保护互斥。
 *  **破坏不剥夺**  
    Ⅰ 当某个进程请求新的资源被拒绝，那它就释放自己占有的资源，等以后重新申请。就是资源没用完也得释放，破了不剥夺条件。  
    Ⅱ 当某个进程需要的资源被其他进程占用时，可以由操作系统协调，进行资源强行剥夺。这种方式一般要考虑每个进程的优先级。  
    **缺点：**  
    (1).实现比较复杂。  
    (2).释放已获得的资源可能造成前一阶段工作的失效。因此这种方法一般只适用于易保存和恢复状态的资源。  
    (3).反复地申请和释放资源会增加系统开销，降低系统吞吐量(吞吐量是指对网络、设备、端口、虚电路或其他设施，单位时间内成功地传送数据的数量（以比特、字节、分组等测量）)。  
    (4).如采用 Ⅰ 有可能一直会得不到自己想要的资源，可能会导致饥饿。
 *  **破坏请求和保持**  
    采用静态分配方法：即进程在运行前一次申请完它所需要的全部资源，在它的资源未满足前，不让它投入运行。一旦投入运行后，这些资源就一直归它所有，该进程就不会再请求别的任何资源了。  
    **缺点：**  
    因为会一直占有资源，所以资源利用率极低，严重浪费资源。还可能会导致饥饿。
 *  **破坏循环等待**  
    采用顺序资源分配法：给系统资源编号，然后申请时，只能按编号从小到大申请，同类资源必须一次性申请完。  
    **缺点**  
    因为资源编号相对固定，所以添加新资源不方便，因为需要重新分配编号。

### ② 避免死锁 ###

**银行家算法：** 每一个新进程进入系统时，必须声明需要每种资源的最大数目，其数目不能超过系统所拥有的的资源总量。当进程请求一组资源时，系统必须首先确定是否有足够的资源分配给该进程，若有，再进一步计算在将这些资源分配给进程后，是否会使系统处于不安全状态如果不会才将资源分配给它，否则让进程等待。  
**安全状态：** 指系统按照这种序列分配资源，则每个进程都能顺利完成。只要能找出一个安全序列系统就是安全状态。当然，安全序列可能有多个。

### ③ 死锁的检测和解决 ###

#### 死锁的检测 ####

Ⅰ.用某种数据结构(图结构)来保存资源的请求和分配信息；  
Ⅱ.提供一种算法，利用上述信息来检测系统是否已进入死锁状态。  
![在这里插入图片描述][ec72b98732d74af99bd3cbfb1569b4a0.png]  
(1）在上图中，找出既不阻塞又不是孤点的进程Pi（即找出一条有向边与它相连，且该有向边对应资源的申请数量小于等于系统中已有空闲资源数量。如下图中，R1没有空闲资源，R2有空闲资源。若所有连接该进程的边均满足上述条件，则这个进程能继续运行直至完成，然后释放它所占有的所有资源）。消去它所有的请求边和分配边，使之成为孤立的结点。在下图中，P1是满足这一条件的进程结点，于是将P1的所有边消去。  
(2）进程Pi所释放的资源，可用唤醒某些某些因等待这些资源而阻塞的进程，原来的阻塞进程可能变为非阻塞进程。在下图，P2就满足这样的条件。根据1中的方法进行一系列简化后，若能消区图中所有的边，则称该图是完全简化的。  
有向边：若顶点Vi到Vj之间的边有方向，则称这条边为有向边。是图结构的名词。

#### 死锁的解决 ####

**Ⅰ资源剥夺法：** 挂起（暂时放到外存上）某些死锁进程，并抢占它的资源，将这样资源分配给其他的死锁进程。但是应该防止被挂起的进程长时间得不到资源而饥饿。  
**Ⅱ 撤销进程法（或终止进程法）**：强制撤销部分、甚至全部死锁进程，并剥夺这些进程的资源。这种方式的优点是实现简单，但所付出的代价可能会很大。如果有的进程已经运行了很长时间了，被撤销，还得从新执行。  
**Ⅲ 进程回退法：** 让一个或多个死锁进程回退到足以避免死锁的地步。这就要求系统要记录进程的历史信息，设置还原点。

#### 如何决定"对谁动手(选择进程解决死锁)" ####

*  进程优先级
 *  已执行多长时间
 *  还要多久能完成
 *  进程已经使用了多少资源
 *  进程是交互式的还是批处理式的

# 五.线程安全 #

## 1.线程安全主要是三方面 ##

*  **原子性：** 操作不可分割，要么全部执行，并且不能被打断，否则全部不执行。
 *  **可见性：** 可见性是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。
 *  **有序性：** 程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

## 2.保证原子性 ##

*  使用锁 synchronized和 lock。
 *  使用CAS (compareAndSet：比较并交换），CAS是cpu的并发原语)。

## 3.保证可见性 ##

*  使用锁 synchronized和 lock。
 *  使用volatile关键字 。

## 4.保证有序性 ##

*  使用 volatile 关键字
 *  使用 synchronized 关键字。

## 5.volatile和synchronized的区别 ##

① volatile仅能使用在变量级别的，synchronized可以使用在变量、方法、类级别的  
② volatile不具备原子性，具备可见性，synchronized有原子性和可见性。  
③ volatile不会造成线程阻塞，synchronized会造成线程阻塞。  
④ volatile关键字是线程同步的轻量级实现，所以volatile性能肯定比synchronized要好。

## 6.synchronized和lock的区别 ##

① synchronized是关键字，lock是java类，默认是不公平锁（源码）。  
② synchronized适合少量同步代码，lock适合大量同步代码。  
③ synchronized会自动释放锁，lock必须放在finally中手工unlock释放锁，不然容易死锁。

**线程安全，后面我会具体写一下原因和讲解。**

[6511ba5a1b1f4d06bd4eb5b9f4d19699.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/6511ba5a1b1f4d06bd4eb5b9f4d19699.png
[1c0fd7fa655c4faa8db2e7063e476380.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/1c0fd7fa655c4faa8db2e7063e476380.png
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