Java多线程

线程：表示程序的执行流程，是CPU调度执行的基本单位；线程有自己的程序计数器、寄存器、堆栈和帧。同一进程中的线程共用相同的地址空间，同时共享进进程锁拥有的内存和其他资源。




JAVA多线程实现方式主要有三种：继承Thread类、实现Runnable接口、使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的多线程。其中前两种方式线程执行完后都没有返回值，只有最后一种是带返回值的。
参考：http://blog.csdn.net/aboy123/article/details/38307539








3、线程间的可见性：一个线程对进程中共享的数据的修改，是否对另一个线程可见
可见性问题：
a、CPU采用时间片轮转等不同算法来对线程进行调度
public class IdGenerator{
   private int value = 0;
   public int getNext(){
      return value++;
   }
}
 对于IdGenerator的getNext()方法，在多线程下不能保证返回值是不重复的：各个线程之间相互竞争CPU时间来获取运行机会，CPU切换可能发生在执行间隙。
以上代码getNext()的指令序列：CPU切换可能发生在7条指令之间，多个getNext的指令交织在一起。
aload_0
dup
getfield #12
dup_x1
iconst_1
iadd
putfield #12
b、CPU缓存：
目前CPU一般采用层次结构的多级缓存的架构，有的CPU提供了L1、L2和L3三级缓存。当CPU需要读取主存中某个位置的数据时，会一次检查各级缓存中是否存在对应的数据。如果有，直接从缓存中读取，这比从主存中读取速度快很多。当CPU需要写入时，数据先被写入缓存中，之后再某个时间点写回主存。所以某些时间点上，缓存中的数据与主存中的数据可能是不一致。
c、指令顺序重排
出行性能考虑，编译器在编译时可能会对字节代码的指令顺序进行重新排列，以优化指令的执行顺序，在单线程中不会有问题，但在多线程可能产生与可见性相关的问题。






1、volatile关键字只能确保可见性，不能确保原子性。volatile的修改不能依赖于当前值，当前值可能在其他线程中被修改。
2、final关键词声明的域的值只能被初始化一次，一般在构造方法中初始化。
3、java基本类型的原子操作
1）基本类型，引用类型的复制引用是原子操作；（即一条指令完成）
2）long与double的赋值，引用是可以分割的，非原子操作；
3）要在线程间共享long或double的字段时，必须在synchronized中操作，或是声明成volatile


1、synchronized关键字
方法或代码块的互斥性来完成实际上的一个原子操作。（方法或代码块在被一个线程调用时，其他线程处于等待状态）




Object类的wait、notify和notifyAll方法
生产者和消费者模式，判断缓冲区是否满来消费，缓冲区是否空来生产的逻辑。如果用while 和 volatile也可以做，不过本质上会让线程处于忙等待，占用CPU时间，对性能造成影响。
wait： 将当前线程放入，该对象的等待池中，线程A调用了B对象的wait()方法，线程A进入B对象的等待池，并且释放B的锁。（这里，线程A必须持有B的锁，所以调用的代码必须在synchronized修饰下，否则直接抛出java.lang.IllegalMonitorStateException异常）。
notify：将该对象中等待池中的线程，随机选取一个放入对象的锁池，当当前线程结束后释放掉锁， 锁池中的线程即可竞争对象的锁来获得执行机会。
notifyAll：将对象中等待池中的线程，全部放入锁池。
（notify锁唤醒的线程选择由虚拟机实现来决定，不能保证一个对象锁关联的等待集合中的线程按照所期望的顺序被唤醒，很可能一个线程被唤醒之后，发现他所要求的条件并没有满足，而重新进入等待池。因为当等待池中包含多个线程时，一般使用notifyAll方法，不过该方法会导致线程在没有必要的情况下被唤醒，之后又马上进入等待池，对性能有影响，不过能保证程序的正确性）






线程的状态：NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING（有超时的等待）、TERMINATED。


a、方法sleep()进入的阻塞状态，不会释放对象的锁（即大家一起睡，谁也别想执行代码），所以不要让sleep方法处在synchronized方法或代码块中，否则造成其他等待获取锁的线程长时间处于等待。
b、方法join()则是主线程等待子线程完成，再往下执行。
c、方法interrupt()，向被调用的对象线程发起中断请求。
d、yield()，尝试让出所占有的CPU资源，让其他线程获取运行机会，对操作系统上的调度器来说是一个信号，不一定立即切换线程。








yield(),sleep(),wait()区别：
1、sleep()
使当前线程（即调用该方法的线程）暂停执行一段时间，让其他线程有机会继续执行，但它并不释放对象锁。也就是说如果有synchronized同步快，其他线程仍然不能访问共享数据。
2、join()
join()方法使调用该方法的线程在此之前执行完毕，也就是等待该方法的线程执行完毕后再往下继续执行。注意该方法也需要捕捉异常。
3、yield()
该方法与sleep()类似，只是不能由用户指定暂停多长时间，并且yield（）方法只能让同优先级的线程有执行的机会。yield()使线程放弃执行的权利，进入可执行状态，也就意味着线程在yield()方法后，有可能又执行。使用yield()方法，线程并不释放自己锁持有的“锁”。
4、wait()
wait()使线程休眠一段时间，若设置参数，时间到时，线程就自动进入可执行状态。若没有，则需要notify()方法去调用。
wait()方法使当前线程暂停执行并释放对象锁标示，让其他线程可以进入synchronized数据块，当前线程被放入对象等待池中。当调用notify()方法后，将从对象的等待池中移走一个任意的线程并放到锁标志等待池中，只有锁标志等待池中线程能够获取锁标志；如果锁标志等待池中没有线程，则notify()不起作用。notifyAll()则从对象等待池中移走所有等待那个对象的线程并放到锁标志等待池中。






多线程开发中应该优先使用高层API，如果无法满足，使用java.util.concurrent.atomic和java.util.concurrent.locks包提供的中层API，而synchronized和volatile，以及wait,notify和notifyAll等低层API 应该最后考虑。