Java多线程(二)
线程优先级
Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程,线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行。
优先级高的不一定先执行,大多数情况是这样的。
优先级低只是意味着获得调度的概率低,并不是优先级低就不会被调度了。
优先级的设定建议在
start()
调度前,setPriority
之后紧接start()
守护线程_daemon
- 线程分为用户线程和守护线程
- 虚拟机必须确保用户线程执行完毕
- 虚拟机不用等待守护线程执行完毕
- 例子:后台记录操作日志,监控内存,垃圾回收等待等
thread.setDaemon(true);//默认false表示是用户线程
该thread
即使是永远运行,也会结束,因为是守护线程,JVM不会等待,用户线程结束之后即结束。
线程同步
多个线程操作同一个资源。每个线程在自己的工作内存交互,内存控制不当会造成数据不一致。
由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间,在带来方便的同时,也带来了访问冲突问题,为了保证数据在方法中被访问时的正确性,在访问时加入锁机制synchronized
,当一个线程获得对象的排它锁,独占资源,其他线程必须等待,使用后释放锁即可。存在以下问题:
- 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起
- 在多线程竞争下,加锁、释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时,引起性能问题
- 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁,会导致优先级倒置,引起性能问题
不安全案例:(ArrayList
是线程不安全的)
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
new Thread(()->{
list.add(Thread.currentThread().getName());
}).start();
}
System.out.println(list.size());
}
可能的原因:1.可能有些线程还在执行时,就输出了size()
2.某个瞬间,往list
同一位置添加了两次覆盖了
同步方法及同步块
同步方法: synchronized
默认锁的是this
这个对象本身(后续反射章节会有涉及)
public synchronized void method(int args){}
同步块:synchronized(obj){}
举例一个不安全银行取钱的例子:
public class TestAccount {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Account account = new Account("sum",100);
Drawing you = new Drawing(account,50,"you");
Drawing girlfriend = new Drawing(account,70,"girl");
new Thread(you).start();
new Thread(girlfriend).start();
}
}
class Account{
String name;
int Money;
public Account(String name,int money){
this.Money=money;
this.name=name;
}
}
class Drawing implements Runnable{
Account account;
int drawingMoney;
int nowMoney=0;
String name;
public Drawing(Account account,int drawingMoney, String name) {
this.account = account;
this.drawingMoney = drawingMoney;
this.name = name;
}
@Override
public void run() {
if(account.Money-drawingMoney < 0){
System.out.println("there's no money");
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
account.Money = account.Money - drawingMoney;
nowMoney = nowMoney+drawingMoney;
System.out.println("bank remains "+account.Money);
System.out.println(name+" get "+nowMoney);
}
}
结果如下:
银行没有判断出钱不够,这里的sleep
放大了事故可能性。
增加同步块:
@Override
public void run() {
synchronized (account){
if(account.Money-drawingMoney < 0){
System.out.println("there's no money");
return ;
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
account.Money = account.Money - drawingMoney;
nowMoney = nowMoney+drawingMoney;
System.out.println(name+" get "+nowMoney);
System.out.println("bank remains "+account.Money);
}
}
共同操作的是account
所以obj即为它,同步块里即为原来的方法块,可以锁任何对象(需要锁操作的共同资源对象),这是和synchronized
方法不同之处。
用该方法改进上方的不安全ArrayList
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
new Thread(()->{
synchronized (list){
list.add(Thread.currentThread().getName());
}
}).start();
}
Thread.sleep(1000);
System.out.println(list.size());
}
输出即为1000。
提一下并发编程中的安全List(CopyOnWriteArrayList
)
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
new Thread(()->{
list.add(Thread.currentThread().getName());
}).start();
}
Thread.sleep(5000);
System.out.println(list.size());
}
这里的List是线程安全的。
死锁
多个线程各自占有一些共享资源,并且互相等待其他线程占有的资源释放才能运行。某个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时,就可能发生死锁。
补充:synchronized(obj){}
其实可以理解为等待obj
释放锁之后执行代码块
产生死锁的四个必要条件:
- 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用
- 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放
- 不剥夺条件:进程已获得的资源,在未使用完之前,不能强行剥夺
- 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系(例:A等B拿的资源,B等A拿的资源)
Lock锁
JDK5.0开始,提供了更强大的线程同步机制,通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当。
java.util.concurrent.locks.lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。ReentrantLock
是Lock
的常用实现类(可重入锁)。
class TestLock2 implements Runnable{
int ticketNums = 10;
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while(true){
try {
lock.lock();//加锁
if(ticketNums>0){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(ticketNums--);
}else{
break;
}
} finally { //解锁
lock.unlock();
}
}
}
}
仍然是抢票举例,.lock()
加锁,.unlock()
解锁,以上结果没有冲突情况。
线程协作(生产者消费者问题)
在这个问题中,仅用synchronized
是不够的
-
synchronized
可阻止并发更新同一个共享资源,实现了同步 -
synchronized
不能用来实现不同线程之间的通信
解决方式1:管程法
public class TestPC { //利用缓冲区解决
public static void main(String[] args) {
Buffer buffer = new Buffer();
new Producer(buffer).start();
new Consumer(buffer).start();
}
}
class Producer extends Thread{
Buffer buffer;
public Producer(Buffer buffer){
this.buffer = buffer;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i < 100; i++) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
buffer.push(new product(i));
System.out.println("生产了第"+i+"个产品");
}
}
}
class Consumer extends Thread{
Buffer buffer;
public Consumer(Buffer buffer){
this.buffer = buffer;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("消费了第"+buffer.pop().id+"个产品");
}
}
}
class product{
int id;
public product(int id) {
this.id = id;
}
}
class Buffer{
product[] pro = new product[10]; //缓存区大小
int count=0;
public synchronized void push(product p){
if(count == pro.length){
//通知等待消费
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
pro[count] = p;
count++;
//通知可以消费了
this.notifyAll();
}
public synchronized product pop() {
if (count == 0) {
//等待生产
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
count--;
product p2 = pro[count];
this.notifyAll();
return p2;
}
}
此段代码只涉及了新的wait()
和notifyAll()
,其余过程和操作系统相关知识描述一致,可以理一下思路。
解决方式2:信号灯法(利用标志位)建立一个(true,false)标志位进行判断,操作系统相关知识已有,不再详细描述
线程池
背景:经常创建和销毁,使用量特别大
思路:提前创建好多个线程,放在线程池中,使用时直接获取,使用完放回池中,可以避免频繁创建销毁,实现重复利用。
好处:
- 提高响应速度(减少了创建新线程的时间)
- 降低资源消耗(重复利用线程池中线程,不需要每次都创建)
- 便于线程管理
corePoolSize
:核心池大小
maximumPoolSize
:最大线程数
keepAliveTime
:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
简单举例:
public class TestPool {
public static void main(String[] args) {
//创建服务,创建线程池
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
//执行
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
//关闭链接
service.shutdown();
}
}
class MyThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
线程池相关知识将在并发编程部分详细介绍。