Java多线程学习总结

Java多线程学习总结

1. 线程的概念
2. 线程的创建
3. 线程的操作
4. 多线程（对象锁、信号、控制）

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1.线程的概念

讨论线程我们需要明白四个概念：

线程：CPU进行资源调度的最小单位，与进程中其他线程共享资源；

多线程：指的是这个程序（一个进程）运行时产生了不止一个线程；

并行：同一时刻同时执行；

并发：通过cpu调度算法，表现为一段时间上的一起执行；

1.1.线程的状态

新建状态（new）
就绪状态（Runnable）
运行状态（Running）
阻塞状态（Blocked）
死亡状态（Dead）

2.线程的创建

Java中线程的创建主要分为三种方式：常见的两种为继承Thread类、实现Runnable接口，除此之外，使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的多线程（线程池相关知识）；

2.1.继承Thread类

通过继承Thread类，重新实现run函数，完成线程的创建

public class TestThread extends Thread{    @Override    public void run(){        while(true){            TestUnit.print();            try {                Thread.sleep(1000);            } catch (InterruptedException e) {                // TODO Auto-generated catch block                e.printStackTrace();            }        }    }}

2.2.实现Runnable接口

任何一个类实现了Runnable接口都可以看成线程的执行单元，可以通过Thread对象或线程池对象来完成对其的控制；

Thread t1 = new Thread(new Runnable(){    @Override    public void run() {        // TODO Auto-generated method stub        while(true){            TestUnit.print();            try {                Thread.sleep(1000);            } catch (InterruptedException e) {                // TODO Auto-generated catch block                e.printStackTrace();            }        }    }});

2.3.使用ExecutorService、Callable、Future实现

实现Callable接口的call方法后，可作为线程池（ExecutorService）的执行单元，注册执行；Future用于获取call方法执行结果；

//TestCallable.javapackage com.aaron.concurrent.test;import java.util.concurrent.Callable;public class TestCallable implements Callable<Object> {    private int taskNum = -1;    public TestCallable(int i) {        this.taskNum = i;    }    public TestCallable() {        // TODO Auto-generated constructor stub    }    @Override    public Object call() throws Exception {        if(this.taskNum != -1){            return "My number is : "+ this.taskNum;        }        else{            return " I have no number!";        }    }}//MainCallable.javapackage com.aaron.concurrent.test;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.concurrent.Callable;import java.util.concurrent.ExecutionException;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.Future;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class MainCallable {    public static final int TASK_NUM = 5;    public static final int MAX_TIME_OUT = 2;    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(TASK_NUM);         List<Future> returnList = new ArrayList<Future>();          for (int i = 0; i < TASK_NUM; i++) {              Callable c = new TestCallable(i);              Future f = pool.submit(c);               returnList.add(f);          }         // 关闭线程池 ,等待线程执行完毕        pool.awaitTermination(MAX_TIME_OUT, TimeUnit.SECONDS);        pool.shutdown();         for (Future f : returnList) {              // 从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台              System.out.println(f.get().toString());          }      }}

3.线程的操作

3.1.启动线程：start()

start() 方法来启动线程，线程进入就绪状态，并不是马上执行run函数中的代码；

3.2.等待线程执行结束：join()

在代码中调用ThreadA.join()，会等待ThreadA执行完毕后才会执行join之后的代码

3.2.等待线程执行结束：join()

在代码中调用ThreadA.join()，会等待ThreadA执行完毕后才会执行join之后的代码

3.3.暂停：休眠（sleep）和等待（wait）

sleep和wait方法都能是线程进入阻塞状态，不过还是有不同之处，sleep方法不会交出线程的同步锁（monitor），依然参加时间片的轮转，只是不执行sleep以后的代码，同时sleep属于静态方法，只对调用它的线程有效，如Thread.sleep(100)；而wait方法会释放同步锁，线程进入等待池中，不占用cpu，只用等到执行notify操作，才会唤醒该线程进入就绪状态；

3.3.让步：yield

yield函数使得线程放弃cpu使用权，从运行状态进入就绪状态，由系统进行重新调度，在实际使用中可能会没有效果，如只有一个线程；

3.4.唤醒：nitify和notifyAll

nitify函数可以唤醒正在共享对象等待池中处于阻塞状态的线程，重新进入到就绪队列，nitifyAll则是唤醒所有的阻塞线程；如果等待池中线程为空或者依旧无法获取到同步锁，则没有效果；

3.5.伪中断：interrupt

interrupt()函数只会修改线程运行的状态，并不会直接关闭线程；并通过异常的方式，提供程序员处理线程关闭的后续工作；如果线程本身处于阻塞状态（sleep/join/wait、io）会直接抛出InterruptedException 异常；否则，除非主动检查线程运行状态，interrupt()将不会有效果，也不会抛出异常；

4. 多线程（对象锁、信号、控制）

4.1.关键字（synchronized）

synchronized关键字有三个关键的问题：
1.哪里能使用
2.锁住的内容
3.锁住的对象

Java多线程同步Synchronized使用分析

4.2.锁机制（Lock接口）

synchronized关键字锁的获取和释放由硬件底层来完成，简单却不灵活，而Java提供的一些锁机制由程序员来来控制，比synchronized要灵活很多；

可以说锁是各种读写控制策略的抽象，程序员可以了解并使用Java提供的读写锁，但是也能根据具体的场景扩展读写规则；

常用的Java读写锁：重入锁（ReentrantLock）、ReentrantReadWriteLock（读写锁）

//--Lock接口public interface Lock {    void lock();    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;    boolean tryLock();    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;    void unlock();    Condition newCondition();}//--ReadWriteLock接口public interface ReadWriteLock {    /**     * Returns the lock used for reading.     *     * @return the lock used for reading     */    Lock readLock();    /**     * Returns the lock used for writing.     *     * @return the lock used for writing     */    Lock writeLock();}

锁相关的概念（和锁机制有关）：可重入锁、可中断锁、公平锁、读写锁

java多线程和并发 by人生设计师

4.3.多线程相关概念

4.3.1.死锁

锁没有释放或者同时请求同一个资源，解决一般的思路是锁的资源尽可能少，对资源的访问尽量是有序的；

4.3.1.线程安全和线程安全的集合类

当多个线程访问一个对象，如果不考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行，也不需要额外的同步，或者调用方进行任何其他的协调操作，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，那么这个对象是线程安全的；

Java提供一些常用的线程安全集合类（java.util.concurrent包）：ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedDeque、CopyOnWriteArrayList、StringBuffer；