多线程笔记

2022-09-27 16:40:08

1.多线程的创建方式有两种
  a 实现Runnable的接口 实现他的run的方法 建议使用这种 因为接口可以实现多继承
  b 集成Thread 的抽象类，重写父类的 run的方法。
2.run() 与start()的区别
  调用start方法方可启动线程，而run方法只是thread的一个普通方法调用，还是在主线程里执行。
  把需要并行处理的代码放在run()方法中，start()方法启动线程将自动调用 run()方法，这是由jvm的内存机制规定的。并且run()方法必须是public访问权限，返回值类型为void.


3.多线程的Synchronized
  a Synchronized 需要锁住对象，不然的话还是会互斥。
  b 静态方法和实例方法同步的话需要锁住 class本身,（静态方法需要同步只有锁住字节码的对象才可以 Object.class）
  c 要用到共同数据，最好全部在同一个类中实现，既可以达到高内聚，也可以实现同步锁。


4.sleep和wait的区别
  a sleep来自Thread类，和wait来自Object类。
  b 最主要是sleep方法没有释放锁，而wait方法释放了锁，使得其他线程可以使用同步控制块或者方法。
  c wait等待的线程可以用 notify 唤醒。这个可以用while 循环一起使用可以防止伪唤醒，因为有时候没用调用notify的时候也可以唤醒线程。
  d 在wait()/notify()机制中，不要使用全局对象，字符串常量等。应该使用对应唯一的对象。
  public void method(){
while(true){
wait();
........
notify();
}
  }


5.线程共享变量
  a ThreadLocal 不是用来解决共享对象的多线程访问问题的，一般情况下，通过ThreadLocal.set() 到线程中的对象是该线程自己使用的对象，其他线程是不需要访问的，也访问不到的。
  b 也可以用HashMap类来实现这个功能，map.put(当前线程，需要该线程共享的值);
  c ThreadLocal 的具体实现是 ThreadLocalMap 这个map的具体key是当前线程。该类的set方法与下面类似用来取值;
  d 一个ThreadLocal只能放一个变量 如果有多个的话可以用一个实体封装。或者新建多个ThreadLocal对象;
   public T get() {
    //获取当前执行线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    //取得当前线程的ThreadLocalMap实例
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //如果map不为空，说明该线程已经有了一个ThreadLocalMap实例
    if (map != null) {
        //map中保存线程的所有的线程本地变量，我们要去查找当前线程本地变量
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        //如果当前线程本地变量存在这个map中，则返回其对应的值
        if (e != null)
            return (T)e.value;
    }
    //如果map不存在或者map中不存在当前线程本地变量，返回初始值
    return setInitialValue();
}


6.Thread.stop()  方法是不安全的.
释放该线程所持有的所有的锁,那么被保护数据就有可能呈现不一致性，其他线程在使用这些被破坏的数据时，有可能导致一些很奇怪的应用程序错误。


7.如何正确停止线程
关于如何正确停止线程，这篇文章(how to stop thread)给出了一个很好的答案, 总结起来就下面3点（在停止线程时）：
1. 使用violate boolean变量来标识线程是否停止
2. 停止线程时，需要调用停止线程的interrupt()方法，因为线程有可能在wait()或sleep(), 提高停止线程的即时性
3. 对于blocking IO的处理，尽量使用InterruptibleChannel来代替blocking IO








总结：


1.局部变量中的基本数据类型(8种)永远是线程安全的。
2.局部变量中的对象类型只要不会被其他线程访问到，也是线程安全的。
3.一个对象实例被多个线程同时访问时，他的成员变量就可能是线程不安全的。




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java.util.concurrent 线程并发包


(compareAndSet)CAS同步的原理：http://www.blogjava.net/syniii/archive/2010/11/18/338387.html?opt=admin
CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。
利用CPU的CAS指令，同时借助JNI来完成Java的非阻塞算法。
CAS看起来很爽，但是会导致“ABA问题”。
CAS算法实现一个重要前提需要取出内存中某时刻的数据，而在下时刻比较并替换，那么在这个时间差类会导致数据的变化。
比如说一个线程one从内存位置V中取出A，这时候另一个线程two也从内存中取出A，并且two进行了一些操作变成了B，然后two又将V位置的数据变成A，这时候线程one进行CAS操作发现内存中仍然是A，然后one操作成功。尽管线程one的CAS操作成功，但是不代表这个过程就是没有问题的。如果链表的头在变化了两次后恢复了原值，但是不代表链表就没有变化。因此前面提到的原子操作AtomicStampedReference/AtomicMarkableReference就很有用了。这允许一对变化的元素进行原子操作。








java.util.concurrent.AtomicInteger :


AtomicInteger，一个提供原子操作的Integer的类。在Java语言中，++i和i++操作并不是线程安全的，在使用的时候，不可避免的会用到synchronized关键字。而AtomicInteger则通过一种线程安全的加减操作接口。
        采用的是compareAndSet CAS来保证数据的同步，是通过CPU来实现的，比起用synchronized, 这里的排他时间要短的多. 所以在多线程情况下性能会比较好.


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线程池 参考文档：http://www.oschina.net/question/565065_86540
线程池的作用：线程池作用就是限制系统中执行线程的数量。根据系统的环境情况，可以自动或手动设置线程数量，达到运行的最佳效果；少了浪费了系统资源，多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其他线程排队等候。一个任务执行完毕，再从队列的中取最前面的任务开始执行。若队列中没有等待进程，线程池的这一资源处于等待。当一个新任务需要运行时，如果线程池中有等待的工作线程，就可以开始运行了；否则进入等待队列。
为什么要用线程池:1.减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
2.可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。


Java里面线程池的*接口是Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService。
ExecutorService 真正的线程池接口。
ScheduledExecutorService 能和Timer/TimerTask类似，解决那些需要任务重复执行的问题。
ThreadPoolExecutor ExecutorService的默认实现。
ScheduledThreadPoolExecutor 继承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口实现，周期性任务调度的类实现。


1. newSingleThreadExecutor
创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
2.newFixedThreadPool
创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。
3. newCachedThreadPool
创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，
那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。
4.newScheduledThreadPool
创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。


以上的所有底层实现都是用ThreadPoolExecutor这个来做的。具体的可以查看源代码
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Callable 与 Future 的应用
配合使用可以得到每个线程的返回值 Callable返回 Future接收


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java.util.concurrent.Lock :
共同点：Lock能够完成synchronized所实现的所有功能
不同点：Lock有比synchronized更精确的线程和更好的性能，并且提供了多样化的同步，比如有时间限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。
synchronized是在JVM层面上实现的，在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定.但Lock不能，只能手动释放，并且在finally从句中释放
 
性能：在jdk1.5中Synchronized是使用的独占悲观锁，资源竞争不激烈的情况下synchronized性能略高，资源竞争激烈的情况下性能要远低于Lock。
        jdk1.6后synchronized和lock一样都是使用CAS乐观锁操作，所以性能差不多，对于具体使用哪一个要看具体的系统应用需要，Synchronized相对简单易用，若需要精细的灵活控制则可以考虑选择lock。


Lock 也是采用compareAndSetState CAS 机制来实现锁的


ReentrantLock 互斥锁, 指的是一次最多只能有一个线程持有的锁. 在jdk1.5之前, 我们通常使用synchronized机制控制多个线程对共享资源的访问。而现在Lock提供了比synchronized机制更广泛灵活的锁定操作。


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ReadWriteLock 读写锁
ReentrantReadWriteLock 和 ReentrantLock 不是继承关系，但都是基于 AbstractQueuedSynchronizer 来实现。
注意：在同一线程中，持有读锁后，不能直接调用写锁的lock方法 ，否则会造成死锁。
读 写
读 允许 不允许
写 不允许 不允许


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Condition  可以实现可阻塞队列。可参考api里的经典列子
Lock 替代了 synchronized 方法和语句的使用，Condition 替代了 Object 监视器方法的使用
Condition 实例实质上被绑定到一个锁上。要为特定 Lock 实例获得 Condition 实例，请使用其 newCondition() 方法。


class BoundedBuffer {
   final Lock lock = new ReentrantLock();
   final Condition notFull  = lock.newCondition(); 
   final Condition notEmpty = lock.newCondition(); 


   final Object[] items = new Object[100];
   int putptr, takeptr, count;


   public void put(Object x) throws InterruptedException {
     lock.lock();
     try {
       while (count == items.length) 
         notFull.await();
       items[putptr] = x; 
       if (++putptr == items.length) putptr = 0;
       ++count;
       notEmpty.signal();
     } finally {
       lock.unlock();
     }
   }


   public Object take() throws InterruptedException {
     lock.lock();
     try {
       while (count == 0) 
         notEmpty.await();
       Object x = items[takeptr]; 
       if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;
       --count;
       notFull.signal();
       return x;
     } finally {
       lock.unlock();
     }
   } 
 }




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自旋锁 :类似于while死循环，不断的判断表达式，判断是否还持有该把锁对象.
        会导致死锁。如果长期持有自旋锁
独占悲观锁:synchronized
CAS乐观锁 :Lock

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