java核心技術(shù)總結(jié)八--多線程

1、多線程程序在較低的層次上擴(kuò)展了多任務(wù)的概念： 一個(gè)程序同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。通常，每一個(gè)任務(wù)稱為一個(gè)線程，它是線程控制的簡(jiǎn)稱?？梢酝瑫r(shí)運(yùn)行一個(gè)以上線程的程序稱為多線程程序。

2、每個(gè)進(jìn)程擁有自己的一整套變量，而線程則共享數(shù)據(jù)。共享變量使線程之間的通信比進(jìn)程之間的通信更有效，更容易。

3、sleep方法是Thread類(lèi)的靜態(tài)方法，用于暫停當(dāng)前線程的活動(dòng)，調(diào)用Thread.sleep()方法不會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新線程。

4、并行運(yùn)行多個(gè)任務(wù)的操作：

1）、將任務(wù)代碼移到實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的類(lèi)的run方法中

2）、創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)對(duì)象

3）、由Runnable創(chuàng)建一個(gè)Thread對(duì)象

4）、啟動(dòng)線程

5、interrupt 、interrupted 和isInterrunpted的區(qū)別：

interrupt方法是向線程發(fā)送中斷請(qǐng)求，線程的中斷狀態(tài)將被設(shè)置為true;

interrupted方法是一個(gè)靜態(tài)方法，它檢測(cè)當(dāng)前的線程是否被中斷，而且調(diào)用interrupted方法會(huì)清除該線程的中斷狀態(tài).它將當(dāng)前線程的中斷狀態(tài)重置為false；

isInterrupted方法是一個(gè)實(shí)例方法，可以用來(lái)檢驗(yàn)是否有線程被中斷，調(diào)用這個(gè)方法不會(huì)改變中斷狀態(tài)

6、線程狀態(tài)：

new（新生）? 用new thread（）創(chuàng)建一個(gè)新線程

runnable（可運(yùn)行） 一旦調(diào)用start()方法，線程就處于runnable狀態(tài)

blocked（被阻塞）

waiting（等待）

Timed waiting（計(jì)時(shí)等待）

當(dāng)線程處于被阻塞或者等待狀態(tài)時(shí)，它暫時(shí)不活動(dòng)，它不運(yùn)行任何代碼且消耗最少的資源，直到線程調(diào)度器重新激活它。

當(dāng)一個(gè)線程試圖獲取一個(gè)內(nèi)部的對(duì)象鎖，而該鎖被其他線程持有，則該線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)；

當(dāng)線程等待另一個(gè)線程通知調(diào)度器一個(gè)條件時(shí)，它自己進(jìn)入等待狀態(tài)。

有幾個(gè)方法有一個(gè)超時(shí)參數(shù)，調(diào)用它們導(dǎo)致線程進(jìn)入計(jì)時(shí)等待狀態(tài)。這一狀態(tài)將一直保持直到超時(shí)期滿或者接受到適當(dāng)?shù)耐ㄖ?。帶有超時(shí)參數(shù)的方法有：Thread.sleep,Object.wait,Thread.join,Lock.tryLock,Condition.await

Terminated（被終止）

線程被終止的原因:

1）、因?yàn)閞un方法正常退出而自然死亡

2）、因?yàn)橐粋€(gè)沒(méi)有捕獲的異常終止了run方法而意外死亡

7、線程屬性：

1）、線程優(yōu)先級(jí)：優(yōu)先級(jí)順序是從1到10；

2）、守護(hù)線程： 其唯一的好處是為其他線程提供服務(wù)；

3）、線程組：

線程組類(lèi)實(shí)現(xiàn)Thread.UncaughtExceptionHandler接口。它的uncaughtException方法做如下操作：

（1）、如果該線程組有父線程，則父線程組的uncaughtException方法被調(diào)用；

（2）、否則，如果Thread.getDefaultExceptionHandler方法返回一個(gè)非空的處理器，則調(diào)用該處理器；

（3）、否則，如果Throwable是ThreadDeath的一個(gè)實(shí)例，什么都不做；

（4）、否則，線程的名字以及Throwable的棧蹤跡被輸出到System.err上；

4）、處理未捕獲異常的處理器

8、同步

8.1、鎖對(duì)象：ReentrantLock類(lèi)對(duì)象。

每一個(gè)對(duì)象有自己的ReentrantLock對(duì)象，如果兩個(gè)線程試圖訪問(wèn)同一個(gè)對(duì)象，那么鎖以串行的方式提供服務(wù)。

鎖是可重入的，因?yàn)榫€程可以重復(fù)的獲得已經(jīng)持有的鎖。鎖保持一個(gè)持有技術(shù)來(lái)跟蹤 對(duì)lock方法的嵌套調(diào)用。線程在每一個(gè)調(diào)用lock都要調(diào)用unlock來(lái)釋放鎖。

8.2、條件對(duì)象：通常線程進(jìn)入臨界區(qū)，卻發(fā)現(xiàn)在某一條件滿足之后它才能執(zhí)行，要使用一個(gè)條件對(duì)象來(lái)管理那些已經(jīng)獲得了一個(gè)鎖但是卻不能做有用工作的線程。條件對(duì)象經(jīng)常被稱為條件變量。

一個(gè)鎖對(duì)象可以有一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的條件對(duì)象，可以用newCondition方法獲得一個(gè)條件對(duì)象。當(dāng)方法的條件不能滿足時(shí)，當(dāng)前線程被阻塞，并放棄了鎖。等待獲得鎖的線程和調(diào)用await方法的線程存在本質(zhì)上的區(qū)別。一旦一個(gè)線程調(diào)用await方法，它進(jìn)入該條件的等待集。當(dāng)鎖可用時(shí)，該線程不能馬上解除阻塞。相反，它處于阻塞狀態(tài)，直到另一個(gè)線程調(diào)用同一個(gè)條件上的signalAll方法時(shí)為止。

當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用await時(shí)，它沒(méi)有辦法重新激活自身。在對(duì)象的狀態(tài)有利于等待線程的方向改變時(shí)調(diào)用signalAll。signalAll不會(huì)立即激活一個(gè)等待線程，它僅僅解除等待線程的阻塞。

當(dāng)一個(gè)線程擁有某個(gè)條件的鎖時(shí)，它僅僅可以在該條件上調(diào)用await，signalAll 或signal方法。

9、鎖和條件的關(guān)鍵之處：

1）、鎖用來(lái)保護(hù)代碼片段，任何時(shí)刻只能有一個(gè)線程執(zhí)行被保護(hù)的代碼

2）、鎖可以管理試圖進(jìn)入被保護(hù)代碼段的線程

3）、鎖可以擁有一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的條件對(duì)象

4）、每個(gè)條件對(duì)象管理那些已經(jīng)進(jìn)入被保護(hù)的代碼段但還不能運(yùn)行的線程。

10、synchronized關(guān)鍵字

如果一個(gè)方法用synchronized關(guān)鍵字聲明，那么對(duì)象的鎖將保護(hù)整個(gè)方法。這個(gè)鎖也被稱為內(nèi)部對(duì)象鎖，它只有一個(gè)相關(guān)條件。wait方法添加一個(gè)線程到等待集中，notify/notifyAll方法解除等待線程的阻塞狀態(tài)。

wait、notifyAll以及notify方法是Object類(lèi)的final方法，它和Condition類(lèi)的方法await、signalAll和signal功能類(lèi)似。

內(nèi)部鎖和條件存在一些局限性：

1）、不能中斷一個(gè)正在試圖獲得鎖的線程；

2）、試圖獲得鎖時(shí)不能設(shè)定超時(shí)；

3）、每個(gè)鎖僅有單一的條件，可能是不夠的。

11、使用synchronized和 lock/condition的建議：

1、最好既不用用lock/condition也不要使用synchronized關(guān)鍵字。在許多情況下可以使用java.util.concurrent包中的一種機(jī)制，它會(huì)處理所有的加鎖。

2、如果synchronized關(guān)鍵字適合你的程序，則盡量使用它，這樣可以減少編寫(xiě)的代碼數(shù)量，減少出錯(cuò)的幾率。

3、如果特別需要lock/condition結(jié)構(gòu)提供的獨(dú)有特性時(shí)，才使用lock/condition.

12、同步阻塞

同步阻塞是另外一種獲得鎖的方式。

有時(shí)程序員使用一個(gè)對(duì)象的鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)額外的原子操作，實(shí)際上稱為客戶端鎖定?？蛻舳随i定是非常脆弱的，通常不推薦使用。

13、監(jiān)視器

1、監(jiān)視器具有的特性有：

監(jiān)視器是只包含私有域的類(lèi)

每個(gè)監(jiān)視器類(lèi)的對(duì)象有一個(gè)相關(guān)的鎖

使用該鎖對(duì)所有的方法進(jìn)行加鎖

該鎖可以有任意多個(gè)相關(guān)條件

2、java對(duì)象不同于監(jiān)視器的方面：

域不要求必須是private

方法不要求必須是synchronized

內(nèi)部鎖對(duì)客戶是可用的

14、同步格言：

如果向一個(gè)變量寫(xiě)入值，而這個(gè)變量接下來(lái)可能會(huì)被另外一個(gè)線程讀取，或者，從一個(gè)變量讀取，而這個(gè)變量可能是之前被另一個(gè)線程寫(xiě)入的，此時(shí)必須使用同步。

15、volatile

volatile關(guān)鍵字為實(shí)例域的同步訪問(wèn)提供了一種免鎖機(jī)制，如果聲明一個(gè)域?yàn)関olatile，則編譯器和虛擬機(jī)就知道該域是可能被另外一個(gè)線程并發(fā)更新的。

volatile變量不能提供原子性

16、域的并發(fā)訪問(wèn)是安全的條件：

域是final，并且在構(gòu)造器調(diào)用完成之后被訪問(wèn)

對(duì)域的訪問(wèn)由公有的鎖進(jìn)行保護(hù)

域是volatile的

17、鎖測(cè)試和超時(shí)

tryLock方法試圖申請(qǐng)一個(gè)鎖，在成功獲得鎖后返回true。否則返回false。tryLock允許程序打破死鎖。

18、讀寫(xiě)鎖

使用讀/寫(xiě)鎖的必要步驟：

構(gòu)造一個(gè)ReentrantReadWriteLock對(duì)象；

抽取讀鎖和寫(xiě)鎖；

對(duì)所有的訪問(wèn)者加讀鎖；

對(duì)所有的修改者加寫(xiě)鎖；寫(xiě)者線程必須是互斥訪問(wèn)的。

19、stop和suspend方法被棄用的原因

stop方法天生就不安全，該方法會(huì)終止所有未結(jié)束的方法，包括run方法。當(dāng)線程被終止，立即釋放它鎖住的所有對(duì)象的鎖。

suspend不會(huì)破壞對(duì)象，但是很容易造成死鎖。但是如果用suspend掛起一個(gè)持有一個(gè)鎖的線程，則該鎖在恢復(fù)之前是不可用的。如果調(diào)用suspend方法的線程試圖獲得同一個(gè)鎖，則程序死鎖。被掛起的線程等著被恢復(fù)，而將其掛起的線程等待獲得鎖。

20、阻塞隊(duì)列

阻塞隊(duì)列的幾個(gè)變種：

LinkedBlockingQueue： 容量沒(méi)有上邊界，但是可以選擇指定最大容量。它是一個(gè)雙端的版本。

ArrayBlockingQueue：在構(gòu)造時(shí)需要指定容量，并且有一個(gè)可選的參數(shù)來(lái)指定是否需要公平性。

PriorityBlockingQueue: 它是一個(gè)帶優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列，而不是先進(jìn)先出隊(duì)列。元素按照它們的優(yōu)先級(jí)順序被移出。該隊(duì)列的容量沒(méi)有上界。

DelayQueue

阻塞隊(duì)列的方法：

add???????? 添加一個(gè)元素。?????????????? ? ? ?? 如果隊(duì)列滿，則拋出異常

element? 返回隊(duì)列的頭元素。???????????????? 如果隊(duì)列空，拋出NoSuchElementException異常

offer? ? ? ? 添加一個(gè)元素并返回true。?????? 如果隊(duì)列滿，返回false

peek ? ? ? 返回隊(duì)列的頭元素。???????????????? 如果隊(duì)列空，則返回null

poll? ? ? ?? 移出并返回隊(duì)列的頭元素。??????? 如果隊(duì)列空，則返回null

put? ? ? ?? 添加一個(gè)元素。?????????????????????? 如果隊(duì)列滿，則阻塞

remove?? 移出并返回頭元素。??????????????? 如果隊(duì)列空，則拋出異常

take??????? 移出并返回頭元素。??????????????? 如果隊(duì)列空，則阻塞

poll和peek方法返回空來(lái)指示失敗，因此向這些隊(duì)列中插入null值是非法的。

21、線程安全的集合

java.util.concurrent包提供了映像、有序集和隊(duì)列的高效實(shí)現(xiàn)： ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、

ConcurrentLinkedQueue。這些集合使用復(fù)雜的算法，通過(guò)允許并發(fā)的訪問(wèn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同的部分來(lái)使競(jìng)爭(zhēng)極小化。集合返回弱一致性的迭代器。

并發(fā)的散列映像表，可高效的支持大量的讀者和一定數(shù)量的寫(xiě)者。默認(rèn)情況下，假定可以有多達(dá)16個(gè)寫(xiě)者線程同時(shí)執(zhí)行。

ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap類(lèi)有相應(yīng)的方法用于原子性的關(guān)聯(lián)插入以及關(guān)聯(lián)刪除。putIfAbsent方法自動(dòng)地添加新的關(guān)聯(lián)，前提是原來(lái)沒(méi)有這一關(guān)聯(lián)。

22、寫(xiě)數(shù)據(jù)的拷貝

CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet是線程安全的集合，其中所有的修改線程對(duì)底層數(shù)組進(jìn)行復(fù)制。

23、舊的線程安全的集合

Vector和Hashtable類(lèi)提供了線程安全的動(dòng)態(tài)數(shù)組和散列表的實(shí)現(xiàn)。在java1.2中，這些類(lèi)被棄用了，取而代之的是ArrayList和HashMap類(lèi)。這些類(lèi)不是線程安全的，而集合庫(kù)中提供了不同的機(jī)制。任何集合類(lèi)通過(guò)使用同步包裝器變成線程安全的。

24、執(zhí)行器

使用線程池的理由：

1、構(gòu)建一個(gè)新的線程是有一定代價(jià)的，因?yàn)樯婕芭c操作系統(tǒng)的交互。如果程序中創(chuàng)建了大量的生命期很短的線程，應(yīng)該使用線程池。一個(gè)線程池中包含許多準(zhǔn)備運(yùn)行的空閑線程。當(dāng)Runnable對(duì)象交給線程池，就會(huì)有一個(gè)線程調(diào)用run方法。當(dāng)run方法退出時(shí)，線程不會(huì)死亡，而是在池中準(zhǔn)備為下一個(gè)請(qǐng)求提供服務(wù)。

2、減少并發(fā)線程的數(shù)目

25、執(zhí)行者工廠方法

方法???????????????????????????????????? ? ? ? ? 描述

newCachedThreadPool?????? 必要時(shí)創(chuàng)建新線程，空閑線程會(huì)被保留60秒

newFixedThreadPool?? 該池包含固定數(shù)量的線程，空閑線程會(huì)一直被保留

newSingleThreadExecutor? 只有一個(gè)線程的"池"，該線程順序執(zhí)行每一個(gè)提交的任務(wù)

newScheduledThreadPool?? 用于預(yù)定執(zhí)行而構(gòu)建的固定線程池，替代java.util.Timer

newSingleThreadScheduledExecutor?? 用于預(yù)定執(zhí)行而構(gòu)建的單線程"池"

26、在使用線程池時(shí)應(yīng)該做的事情：

1）、調(diào)用Executors類(lèi)中靜態(tài)的方法newCachedThreadPool或newFixedThreadPool

2）、調(diào)用submit提交Runnable或callable對(duì)象

3）、如果想要取消一個(gè)任務(wù)，或如果提交Callable對(duì)象，那就要保存好返回的Future對(duì)象

4）、當(dāng)不再提交任何任務(wù)時(shí)，調(diào)用shutdown。

27、同步器

1)、fly信號(hào)量

2）、倒計(jì)時(shí)門(mén)栓

3）、障柵

4）、交換器。當(dāng)兩個(gè)線程在同一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的兩個(gè)實(shí)例上工作的時(shí)候，就可以使用交換器。典型的情況是：一個(gè)線程向緩沖區(qū)填入數(shù)據(jù)，另一個(gè)線程消耗這些數(shù)據(jù)。當(dāng)它們都完成以后，相互交換緩沖區(qū)。

5）、同步隊(duì)列。它是一種將生產(chǎn)者與消費(fèi)者線程配對(duì)的機(jī)制。當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用SynchronousQueue的put方法時(shí)，它會(huì)阻塞直到另一個(gè)線程調(diào)用take方法為止。