多线程

1.线程调度：分时和抢占  setPriority(),getPriority()

2.线程控制：sleep()，join()，yield()，setDaemon(),stop(),interrupt()

2.1 sleep()与wait()

对于sleep()方法，我们首先要知道该方法是属于Thread类中的。而wait()方法，则是属于Object类中的。sleep()方法导致了程序暂停执行指定的时间，让出cpu该其他线程，但是他的监控状态依然保持者，当指定的时间到了又会自动恢复运行状态。在调用sleep()方法的过程中，线程不会释放对象锁。而当调用wait()方法的时候，线程会放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此对象调用notify()方法后本线程才进入对象锁定池准备获取对象锁进入运行状态。

2.2 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。为了让某些线程执行完毕，其他线程才能执行。

2.3 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。暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。让多个线程的执行更加和谐，但不能保证一人一次。

2.4 interrupt()

把线程状态终止，并抛出InterruptException并被sleep()或wait()抛出的异常捕获，从而可以继续往下执行。 

3.线程生命周期：

• 新建：创建线程对象
• 就绪：有资格执行，但没执行权（start（））
• 运行：有资格执行，也有执行权（获得了cpu执行权）
• 阻塞：sleep，wait（没有执行资格没有执行权）
• 死亡：run结束，中断线程

4.线程安全

4.1 判断线程安全的角度

• 是否是多线程环境
• 是否有共享数据
• 是否有多条语句操作共享数据

4.2 同步机制解决线程安全问题

Synchronied

前提：多个线程，且使用同一个锁对象。

弊端：耗费资源，降低程序运行效率。

a.同步代码块      锁对象：任意对象

b.同步方法         锁对象：this

c.同步静态方法  锁对象：类的字节码文件对象

Lock锁的使用

Lock接口：lock() 获取锁 unlock()释放锁  ----java.util.concurrent.locks

ReentrantLock是Lock的实现类

5.线程组

使用ThreadGroup来表示线程组，它可以对一批线程进行分类管理与操作，java允许程序直接对线程组进行控制。

 

6.线程池

创建一个线程的成本是比较高的，因为他涉及到要与操作系统进行交互，而使用线程池可以很好的提高性能。

尤其当程序中要创建大量生存期很短的线程时，更应该考虑使用线程池。线程池里的每个线程代码结束后并不会死亡而是再次回到线程池中成为空闲状态，等待下一个对象来使用。

 

6.1 方法介绍  http://zy116494718.iteye.com/blog/1704344

jdk5之前，线程池需要自己手动实现。jdk5以后新增了一个Executors工厂类来产生线程池。 java.util.concurrent

public static ExecutorService newCachedThreadPool() 可变尺寸的线程池

public static ExecutorService newFixedThreadPool()   固定大小的线程池

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor();  单任务线程池

public static ScheduledExecutorService  newSingleThreadScheduledExecutor(); 单任务延迟连接池

public static ScheduledExecutorService  newScheduledThreadPool(); //创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。 

 

ExecutorService可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程

Future<?> submit(Runnable task);

<T>Future<T> submit(Callable<T> task);

说明：Callable:带泛型的接口  这里指定的泛型其实是call()方法的返回值类型。例如利用线程求和。

 

6.2 使用线程池的步骤：

a.创建线程池对象  newFixedThreadPool()

b.新建一个类实现Runnable或者Callable的接口

c.通过Future<?> submit(Runnable task);  <T>Future<T>submit(Callable<T> task);调用即可。

 

6.3 匿名内部类方式使用多线程

本质：是该类或者接口的子类对象。

 

7. Java同步机制有4种实现方式

目的：都是为了解决多线程中的对同一变量的访问冲突 

① ThreadLocal  ② synchronized( )  ③ wait() 与 notify()  ④ volatile 

ThreadLocal

ThreadLocal 保证不同线程拥有不同实例，相同线程一定拥有相同的实例，即为每一个使用该变量的线程提供一个该变量值的副本，每一个线程都可以独立改变自己的副本，而不是与其它线程的副本冲突。 

与其它同步机制的区别：同步机制是为了同步多个线程对相同资源的并发访问，是为了多个线程之间进行通信；而 ThreadLocal是隔离多个线程的数据共享，从根本上就不在多个线程之间共享资源，这样当然不需要多个线程进行同步了。 

 

volatile 

volatile 修饰的成员变量在每次被线程访问时，都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。而且，当成员变量发生变化时，强迫线程将变化值回写到共享内存。 

volatile 关键字就是提示 VM ：对于这个成员变量不能保存它的私有拷贝，而应直接与共享成员变量交互。

使用技巧：在两个或者更多的线程访问的成员变量上使用 volatile 。当要访问的变量已在 synchronized 代码块中，或者为常量时，不必使用。  

 

8. 线程池大小配置：

一般说来，大家认为线程池的大小经验值应该这样设置：（其中N为CPU的个数）

(1) 如果是CPU密集型应用，则线程池大小设置为N+1

(2) 如果是IO密集型应用，则线程池大小设置为2N+1

如果一台服务器上只部署这一个应用并且只有这一个线程池，那么这种估算或许合理，具体还需自行测试验证。
但是，IO优化中，这样的估算公式可能更适合：
最佳线程数目 = （（线程等待时间+线程CPU时间）/线程CPU时间）* CPU数目
因为很显然，线程等待时间所占比例越高，需要越多线程。线程CPU时间所占比例越高，需要越少线程。
下面举个例子：
比如平均每个线程CPU运行时间为0.5s，而线程等待时间（非CPU运行时间，比如IO）为1.5s，CPU核心数为8，那么根据上面这个公式估算得到：((0.5+1.5)/0.5)*8=32。这个公式进一步转化为：最佳线程数目 = （线程等待时间与线程CPU时间之比 + 1）* CPU数目

 

 

JAVA线程池的分析和使用
http://www.infoq.com/cn/articles/java-threadPool/

线程池使用

(1) 线程池的创建：

new  ThreadPoolExecutor(corePoolSize,maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds,runnableTaskQueue, handler);  

corePoolSize（线程池的基本大小）：当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。 

runnableTaskQueue（任务队列）：用于保存等待执行的任务的阻塞队列。 可以选择以下几个阻塞队列：

ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。

LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO （先进先出） 排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。

SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。

PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的无限阻塞队列。

maximumPoolSize（线程池最大大小）：线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。

threadFactory：用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。

rejectedExecutionHandler（饱和策略）：当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略。

AbortPolicy：直接抛出异常。

CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务。

DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。

DiscardPolicy：不处理，丢弃掉。

当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务。

keepAliveTime（线程活动保持时间）：线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。所以如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大这个时间，提高线程的利用率。 

TimeUnit（线程活动保持时间的单位）：可选的单位有天（DAYS），小时（HOURS），分钟（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。

 (2) 向线程池提交任务

我们可以使用execute提交的任务，但是execute方法没有返回值，所以无法判断任务是否被线程池执行成功。通过以下代码可知execute方法输入的任务是一个Runnable类的实例。

我们也可以使用submit 方法来提交任务，它会返回一个future,那么我们可以通过这个future来判断任务是否执行成功，通过future的get方法来获取返回值，get方法会阻塞住直到任务完成，而使用get(long timeout,TimeUnit unit)方法则会阻塞一段时间后立即返回，这时有可能任务没有执行完。

(3)  线程池的关闭

我们可以通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池，它们的原理是遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程，所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。但是它们存在一定的区别，shutdownNow首先将线程池的状态设置成STOP，然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表，而shutdown只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态，然后中断所有没有正在执行任务的线程。只要调用了这两个关闭方法的其中一个，isShutdown方法就会返回true。当所有的任务都已关闭后,才表示线程池关闭成功，这时调用isTerminaed方法会返回true。至于我们应该调用哪一种方法来关闭线程池，应该由提交到线程池的任务特性决定，通常调用shutdown来关闭线程池，如果任务不一定要执行完，则可以调用shutdownNow。

线程池分析

(1) 主要工作流程：

(2) 合理配置线程池：

要想合理的配置线程池，就必须首先分析任务特性，可以从以下几个角度来进行分析：

任务的性质：CPU密集型任务，IO密集型任务和混合型任务。

任务的优先级：高，中和低。

任务的执行时间：长，中和短。

任务的依赖性：是否依赖其他系统资源，如数据库连接。 

任务性质不同的任务可以用不同规模的线程池分开处理。CPU密集型任务配置尽可能小的线程，如配置Ncpu+1个线程的线程池。IO密集型任务则由于线程并不是一直在执行任务，则配置尽可能多的线程，如2*Ncpu。混合型的任务，如果可以拆分，则将其拆分成一个CPU密集型任务和一个IO密集型任务，只要这两个任务执行的时间相差不是太大，那么分解后执行的吞吐率要高于串行执行的吞吐率，如果这两个任务执行时间相差太大，则没必要进行分解。我们可以通过Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法获得当前设备的CPU个数。

优先级不同的任务可以使用优先级队列PriorityBlockingQueue来处理。它可以让优先级高的任务先得到执行，需要注意的是如果一直有优先级高的任务提交到队列里，那么优先级低的任务可能永远不能执行。 

执行时间不同的任务可以交给不同规模的线程池来处理，或者也可以使用优先级队列，让执行时间短的任务先执行。 

依赖数据库连接池的任务，因为线程提交SQL后需要等待数据库返回结果，如果等待的时间越长CPU空闲时间就越长，那么线程数应该设置越大，这样才能更好的利用CPU。

建议使用有界队列，有界队列能增加系统的稳定性和预警能力，可以根据需要设大一点，比如几千。有一次我们组使用的后台任务线程池的队列和线程池全满了，不断的抛出抛弃任务的异常，通过排查发现是数据库出现了问题，导致执行SQL变得非常缓慢，因为后台任务线程池里的任务全是需要向数据库查询和插入数据的，所以导致线程池里的工作线程全部阻塞住，任务积压在线程池里。如果当时我们设置成无界队列，线程池的队列就会越来越多，有可能会撑满内存，导致整个系统不可用，而不只是后台任务出现问题。当然我们的系统所有的任务是用的单独的服务器部署的，而我们使用不同规模的线程池跑不同类型的任务，但是出现这样问题时也会影响到其他任务。

线程池的监控

通过线程池提供的参数进行监控。线程池里有一些属性在监控线程池的时候可以使用 

taskCount：线程池需要执行的任务数量。

completedTaskCount：线程池在运行过程中已完成的任务数量。小于或等于taskCount。

largestPoolSize：线程池曾经创建过的最大线程数量。通过这个数据可以知道线程池是否满过。如等于线程池的最大大小，则表示线程池曾经满了。

getPoolSize:线程池的线程数量。如果线程池不销毁的话，池里的线程不会自动销毁，所以这个大小只增不+ getActiveCount：获取活动的线程数。

通过扩展线程池进行监控。通过继承线程池并重写线程池的beforeExecute，afterExecute和terminated方法，我们可以在任务执行前，执行后和线程池关闭前干一些事情。如监控任务的平均执行时间，最大执行时间和最小执行时间等。这几个方法在线程池里是空方法。如：protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) { }