《Java多线程编程核心技术》

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线程

Thread

Java实现多线程编程有两种方式，一种是继承Thread类，重写run()方法；另一种是实现Runnable接口，实现run()方法。其中，Thread类实现了Runnable接口，由于Java不支持多继承，因此实际编程时多用实现Runnable接口的方式来创建多线程。

  • currentThread()方法：可返回代码段正在被哪个线程调用的信息。
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Thread.currentThread().getName(); //返回当前线程的名称

  • boolean isAlive()方法：判断当前的线程是否处于活动状态

  • sleep(long millis)方法：在指定的毫秒数内让当前“正在执行的线程”休眠（暂停执行）。

  • long getId()方法：取得线程的唯一标识。

  • interrupt()方法：停止线程，但不是立即停止，仅仅是在当前线程中打了一个停止的标记，并非真的停止线程。

    • boolean this.interrupted():测试当前线程是否已经中断。该方法具有清除状态的作用，连续两次调用，第二次返回false。

    • boolean this.isInterrupted():测试线程是否已经中断。

  • stop()方法可以停止线程，suspend()方法可以暂停线程，resume()方法可以恢复线程。这三个方法存在线程安全问题，已经被JDK标明过期作废的方法。

  • void yield()方法：使线程放弃当前的CPU资源，将它让给其他的任务去占用CPU执行时间。但放弃时间不确定，有可能刚刚放弃又马上获得。

  • void setPriority(int newPriority)方法：可以设定线程的优先级，优先级为1~10，正常值为5，值越大优先级越高。

Synchronized

  • 多线程并发访问同一个对象的多个实例时可能出现交叉问题；访问同一个对象的同一个实例时会造成值覆盖。

  • “非线程安全”问题存在于“实例变量”中，如果是方法内部的私有变量，则不存在“非线程安全”问题。

  • synchronized()方法：线程会对加有synchronized关键字的方法或代码块进行同步访问。

    当A线程调用anyObject对象加入synchronized关键字的X方法时，A线程就获得了X方法锁，更准确讲，是获得了对象的锁，其他线程必须等到A线程执行完毕才可以调用X方法，但B线程可以随意调用其他的非synchronized方法

    • 一个synchronized方法/块的内部调用本类的其他synchronized方法/块,是永远可以得到锁的。

    • 出现异常时，锁自动释放。

    • 同步不可以继承。

    • synchronized(x){}代码块支持将任意对象作为锁。

      • 当多个线程同步执行synchronized(x){}同步代码块时呈同步效果。

      • 当其他线程执行x对象中synchronized同步方法时呈同步效果。

      • 当其他线程执行x对象方法里面的synchronized(this){}代码块时也呈现同步效果。

    • 关键字synchronized加在static静态方法上，是对当前的*.java文件对应的Class类进行持锁。

  • volatile关键字：使变量在多个线程间可见。

    • 关键字volatile是线程同步的轻量级实现，只能修饰变量，性能比synchronized好。

    • 多线程访问volatile不会发生阻塞，synchronized会出现阻塞。

    • volatile能保证数据的可见性，但不能保证原子性。synchronized既可以保证可见性，又可以保证原子性。

    • volatile解决的是变量在多个线程之间的可见性，synchronized解决的是多个线程之间访问资源的同步性。

线程间通信

wait / nofity (等待/通知) 机制

  • wait()方法：使当前执行代码的线程进行等待。

  • wait(long)：使线程等待一段时间，在该时段内可以被唤醒，如果超过这个时间没被唤醒则自动唤醒。

    在调用wait()之前，线程必须获得该对象的对象级别锁，即只能在同步方法或同步块中调用wait()方法。在执行wait()方法后，当前线程释放锁。在从wait()返回前，线程与其他线程竞争重新获得锁。如果调用wait()时没有持有适当的锁，则抛出IllegalMonitorStateException，它是RuntimeException的一个子类，不需要try-catch语句进行捕捉。

  • nofity()方法：由线程规划器随即挑选出其中一个呈wait状态的线程，使该线程等待获取该对象的对象锁。

    notify()在调用前，线程也必须获得该对象的对象锁，即只能在同步方法或同步块中才能调用notify（）方法。如果调用notify()时没有持有适当的锁，也会抛出IllegalMonitorStateException异常。执行notify()方法的线程，在执行完notify()方法后不会马上释放该对象锁，要等到该线程退出同步代码块后才会释放锁，这时被通知的线程才能获取锁。

  • notifyAll()方法：使所有正在等待队列中等待同一共享资源的“全部”线程从等待状态退出，进入可运行状态。

  • join()方法：使主线程等待子线程的终止。也就是子线程调用了join()方法后面的代码，只有等子线程结束了才能执行。

    • join(long)：设定等待的时间。

threadStatus

ThreadLocal

  • ThreadLocal：隔离线程间的共享数据，使每个线程可以拥有自己的私有数据。

    • get()：取出ThreadLocal中的私有数据。

    • set()：将私有数据放入ThreadLocal中。

  • InheritableThreadLocal：可以在子线程中取得父线程中继承下来的值。

Lock

  • ReentrantLock()：ReentrantLock类实现了Lock，它拥有synchronized相同的并发性和内存语义，但是添加了类似锁投票、定时锁等候和中断锁等候的一些特性。

    • Lock.lock()：给对象加锁。

    • Lock.unlock()：释放锁。

  • Condition()：条件或条件队列。能够提供使线程等待或唤醒的功能。

    • Condition.await()：使线程等待，相当于wait()方法。

    • Condition.await(long time,TimeUnit unit)：使线程等待一段时间，超时则自动唤醒，相当于wait(long timeout)方法;

    • Condition.singal()：唤醒等待线程，相当于notify()方法。

    • Condition.singalAll()：唤醒所有等待线程，相当于notifyAll()方法。

  • 公平锁与非公平锁

    锁Lock分为“公平锁”和“非公平锁”，公平锁表示线程获取锁的顺序是按照线程加锁的顺序来分配的，即先到先得的FIFO先进先出顺序。而非公平锁就是一种获取锁的抢占机制，是随即获得锁的，和公平锁不一样的就是先来的不一定先得到锁，这个方式可能造成某些线程一直拿不到锁，结果也就是不公平的了。

    • ReentrantLock(boolean fair)：通过参数fair确定该锁是否为公平锁。true为公平锁，false为非公平锁。

  • int getHoldCount()：查询当前线程保持此锁定的个数，也就是调用lock()方法的次数。

  • int getQueueLength()；返回正等待获取此锁定的线程估计数。

  • int getWaitQueueLength(Condition condition)：返回等待与此锁定相关的给定条件Condition的线程估计数。

  • boolean hasQueuedThread(Thread thread)：查询指定的线程是否正在等待获取此锁定。

  • boolean hasQueuedThreads()：查询是否有线程正在等待获取此锁定。

  • boolean hasWaiters(Condition condition)：查询是否有线程正在等待与此锁定有关的condition条件。

  • boolean isFair()：判断是否是公平锁。

  • boolean isHeldByCurrentThread()：查询当前线程是否保持此锁定。

  • boolean isLocked()：查询此锁定是否由任意线程保持。

  • void lockInterruptibly()：如果当前线程未被中断，则获取锁定，如果已经被中断则出现异常。

  • boolean tryLock()：仅在调用时该锁未被另一个线程保持的情况下，才获取此锁定。

  • boolean tryLock(long timeout,TimeUnit unit)：如果锁定在给定等待时间内没有被另一个线程保持，且当前线程未被中断，则获取该锁定。

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例：
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();

lock.getHoldCount();
lock.getQueueLength();
lock.getWaitQueueLength(condition);

lock.hasQueuedThread(threadx);
lock.hasQueuedThreads();
lock.hasWaiters(condition);

lock.isFair();
lock.isHeldByCurrentThread();
lock.isLocked();

ReentrantReadWriteLock

读写锁表示有连个锁，一个是读操作相关的锁，也称为共享锁；另一个是写操作相关的锁，也叫做排他锁。多个读锁之间不互斥，读锁与写锁互斥，写锁与写锁互斥

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例：
ReentrantReanWriteLock lock = new ReentrantReenWriteLock();
lock.readLock().lock();
lock.writeLock().lock();

ReentrantLock和Condition详解

线程的状态

  • 任何线程一般具有五种状态，即创建、就绪、运行、阻塞、终止。线程状态的转移与方法之间的关系如图：

threadStatus