Java线程编程整理

在什么情况下用多线程
（1）GUI应用程序
几乎所有的GUI应用程序一定有多线程。
（2）比较花费时间的I/O处理
文件、网络的I/O处理比较花费时间。可以把执行I/O处理与非执行I/O处理的线程分开，这样就可以利用进行I/O处理的时间，同时进行其他处理。
（3）多个客户端
基本上，网路上的服务器必须同时处理 1 个以上的客户端。此时可以设计一个当由客户端链接到服务器时，会自动出来迎接这个客户端的线程。
暂停线程执行操作的方法
Sleep方法
利用Thread类的sleep方法可以暂时停止线程的执行操作。Sleep方法的调用要放在try-catch里，这是因为sleep方法可能会抛出一个InterruptedException异常，InterruptedException是用作取消线程处理操作时的异常。
利用sleep设置的暂停时间并不是很精密，所以不太适合用在实时性控制方面。若用下面的语法结构，则可以ns（0.000000001）为单位设置暂停时间。Thread.sleep（ms,ns）；不过一般的java系统不需要用这么精密的控制方式。事实上，控制的精密度有多高取决于java处理系统。
如果要半路唤醒被Thread.sleep的线程，则可以用interrupt方法。
wait set——线程休息室
所有的实例都有一个wait set，wait set是一个在执行该实例的wait方法时、操作停止的线程的集合。它有点类似线程的休息室，而且每个实例都会有。
执行wait方法时，线程会暂时停止操作，进入wait set这个休息室，除非发生下列其中一种情况，否则线程一直停留在wait set这个休息室里。当发生下列任何一种情况时，线程便会退出wait set。
有其他线程以notify方法唤醒该线程。
有其他线程以notifyAll方法唤醒该线程。
有其他线程以interrupt方法唤醒该线程。
wait方法已经到期。
wait方法——把线程放入wait set
使用wait方法时，线程进入wait set。假设现在已经执行一个如下的语句：
obj.wait();
则目前的线程会暂时停止执行，进入obj的wait set。这个操作称为：线程在obj上wait。
如果实例方法里有如下语句：
wait();
则其意义同：
this.wait();
故执行wait的线程会进入this的wait set。此时就变成了线程在this上等待。
如欲执行wait方法，线程需获取锁定（这是规则）。但当线程进入wait set时已经释放了锁定。
Yuarded wait
意义是“被阻挡而等待”。大致上是线程用wait方法等待，等到被notify或notifyAll后再次测试条件的实现方法。使用wait等待的时间，其实是停止在等待区里停止执行，所以不会浪费到java执行环境的处理时间。
等待的范例：
while(!ready)
{
 wait();
}
唤醒的范例：
ready=true;
notifyAll();
busy wait
“忙碌地等待”的意思。线程不用wait等待，而使用yield等待（尽可能把优先级交给别的线程），并不断检测条件的实现方法。因为等待中的线程也持续地运行着，所以会浪费java虚拟机的时间。yield是Thread类的类方法。
等待端的范例：
while(!ready)
{
yield();
}
唤醒端的范例：
Ready=true;
Thread. wait与锁定
当某个线程要执行某个实例的wait方法时，该线程必须获取这个实例的锁定。假设线程执行this的wait方法，当线程执行this的wait方法后，会进入this的等待区，这时线程会解除this的锁定。
而线程可能会因为notify或notifyAll或interrupt方法退出等待区。不过在实际执行下一条语句之前，必须先获取this的锁定才行。
wait()/notify()
通常，多线程之间需要协调工作。例如，浏览器的一个显示图片的线程displayThread想要执行显示图片的任务，必须等待下载线程downloadThread将该图片下载完毕。如果图片还没有下载完，displayThread可以暂停，当downloadThread完成了任务后，再通知displayThread“图片准备完毕，可以显示了”，这时，displayThread继续执行。
　　以上逻辑简单的说就是：如果条件不满足，则等待。当条件满足时，等待该条件的线程将被唤醒。在Java中，这个机制的实现依赖于wait/notify。等待机制与锁机制是密切关联的。例如：
　　synchronized(obj) 
{
　　while(!condition)
{
　　obj.wait();
　　}
　　obj.doSomething();
 }
当线程A获得了obj锁后，发现条件condition不满足，无法继续下一处理，于是线程A就wait()。
　　在另一线程B中，如果B更改了某些条件，使得线程A的condition条件满足了，就可以唤醒线程A：
　　synchronized(obj) 
{
　condition = true;
　obj.notify();
}
需要注意的概念是：
●调用obj的wait(), notify()方法前，必须获得obj锁，也就是必须写在synchronized(obj) {...} 代码段内。
 ●调用obj.wait()后，线程A就释放了obj的锁，否则线程B无法获得obj锁，也就无法在synchronized(obj) {...} 代码段内唤醒A。
 ●当obj.wait()方法返回后，线程A需要再次获得obj锁，才能继续执行。
 ●如果A1,A2,A3都在obj.wait()，则B调用obj.notify()只能唤醒A1,A2,A3中的一个（具体哪一个由JVM决定）。
●obj.notifyAll()则能全部唤醒A1,A2,A3，但是要继续执行obj.wait()的下一条语句，必须获得obj锁，因此，A1,A2,A3只有一个有机会获得锁继续执行，例如A1，其余的需要等待A1释放obj锁之后才能继续执行。
●当B调用obj.notify/notifyAll的时候，B正持有obj锁，因此，A1,A2,A3虽被唤醒，但是仍无法获得obj锁。直到B退出synchronized块，释放obj锁后，A1,A2,A3中的一个才有机会获得锁继续执行。
wait()/sleep()的区别
前面讲了wait/notify机制，Thread还有一个sleep()静态方法，它也能使线程暂停一段时间。sleep与wait的不同点是：sleep并不释放锁，因此sleep期间别的线程根本没有办法获得对象锁；并且sleep的暂停和wait暂停是不一样的。obj.wait会使线程进入obj对象的等待集合中并等待唤醒。
但是wait()和sleep()都可以通过interrupt()方法打断线程的暂停状态，从而使线程立刻抛出InterruptedException。
如果线程A希望立即结束线程B，则可以对线程B对应的Thread实例调用interrupt方法。如果此刻线程B正在wait/sleep/join，则线程B会立刻抛出InterruptedException，在catch() {} 中直接return即可安全地结束线程。
需要注意的是，InterruptedException是线程自己从内部抛出的，并不是interrupt()方法抛出的。对某一线程调用interrupt()时，如果该线程正在执行普通的代码，那么该线程根本就不会抛出InterruptedException。但是，一旦该线程进入到wait()/sleep()/join()后，就会立刻抛出InterruptedException。
wait与锁定
当某个线程要执行某个实例的wait方法时，该线程必须获取这个实例的锁定。假设线程执行this的wait方法，当线程执行this的wait方法后，会进入this的等待区，这时线程会解除this的锁定。
而线程可能会因为notify或notifyAll或interrupt方法退出等待区。不过在实际执行下一条语句之前，必须先获取this的锁定才行。
wait()/notify()
通常，多线程之间需要协调工作。例如，浏览器的一个显示图片的线程displayThread想要执行显示图片的任务，必须等待下载线程downloadThread将该图片下载完毕。如果图片还没有下载完，displayThread可以暂停，当downloadThread完成了任务后，再通知displayThread“图片准备完毕，可以显示了”，这时，displayThread继续执行。
　　以上逻辑简单的说就是：如果条件不满足，则等待。当条件满足时，等待该条件的线程将被唤醒。在Java中，这个机制的实现依赖于wait/notify。等待机制与锁机制是密切关联的。例如：
　　synchronized(obj) 
{
　　while(!condition)
{
　　obj.wait();
　　}
　　obj.doSomething();
 }
当线程A获得了obj锁后，发现条件condition不满足，无法继续下一处理，于是线程A就wait()。
　　在另一线程B中，如果B更改了某些条件，使得线程A的condition条件满足了，就可以唤醒线程A：
　　synchronized(obj) 
{
　condition = true;
　obj.notify();
}
需要注意的概念是：
●调用obj的wait(), notify()方法前，必须获得obj锁，也就是必须写在synchronized(obj) {...} 代码段内。
 ●调用obj.wait()后，线程A就释放了obj的锁，否则线程B无法获得obj锁，也就无法在synchronized(obj) {...} 代码段内唤醒A。
 ●当obj.wait()方法返回后，线程A需要再次获得obj锁，才能继续执行。
 ●如果A1,A2,A3都在obj.wait()，则B调用obj.notify()只能唤醒A1,A2,A3中的一个（具体哪一个由JVM决定）。
●obj.notifyAll()则能全部唤醒A1,A2,A3，但是要继续执行obj.wait()的下一条语句，必须获得obj锁，因此，A1,A2,A3只有一个有机会获得锁继续执行，例如A1，其余的需要等待A1释放obj锁之后才能继续执行。
●当B调用obj.notify/notifyAll的时候，B正持有obj锁，因此，A1,A2,A3虽被唤醒，但是仍无法获得obj锁。直到B退出synchronized块，释放obj锁后，A1,A2,A3中的一个才有机会获得锁继续执行。
wait()/sleep()的区别
前面讲了wait/notify机制，Thread还有一个sleep()静态方法，它也能使线程暂停一段时间。sleep与wait的不同点是：sleep并不释放锁，因此sleep期间别的线程根本没有办法获得对象锁；并且sleep的暂停和wait暂停是不一样的。obj.wait会使线程进入obj对象的等待集合中并等待唤醒。
但是wait()和sleep()都可以通过interrupt()方法打断线程的暂停状态，从而使线程立刻抛出InterruptedException。
如果线程A希望立即结束线程B，则可以对线程B对应的Thread实例调用interrupt方法。如果此刻线程B正在wait/sleep/join，则线程B会立刻抛出InterruptedException，在catch() {} 中直接return即可安全地结束线程。
需要注意的是，InterruptedException是线程自己从内部抛出的，并不是interrupt()方法抛出的。对某一线程调用interrupt()时，如果该线程正在执行普通的代码，那么该线程根本就不会抛出InterruptedException。但是，一旦该线程进入到wait()/sleep()/join()后，就会立刻抛出InterruptedException。
Spin lock
“旋转而锁定”的意思。表现出条件成立前while语句不断“旋转”的样子。
Polling
“进行舆论调查”的意思。反复检测某个事件是否发生，如果发生，如果发生就进行对应的处理。
notify方法——从wait set中拿出线程
使用notify（通知）方法，可以从wait set里抓取一个线程。假设现在已经执行一个如下的语句：
obj.notify();
则从obj的wait set里的线程中抓取一个，唤醒这个线程。被唤醒的线程便退出wait set。
线程必须有欲调用的实例的锁定，才能执行notify方法，这一点跟wait方法一样（也是规则）。
被notify唤醒的线程并不是在notify的一瞬间重新开始执行。因为在notify的那一刻，执行notify的线程还握着锁定不放，所以其他线程无法获取该实例的锁定。
假设在执行notify方法时，wait set里并非只有一个线程。规格并没有注明此时该选那个线程，选择方式以java系统而异。
notifyAll——从wait set里拿出所有的线程
使用notifyAll（通知全体）方法时，会将在wait set里苦等的线程全部拿出来。假设现在的情况是：
obj.notifyAll();
则会唤醒所有停留在obj的wait set里的线程。
若实例方法写成：
notifyAll();
其意义同：
this.notifyAll();
故这个语句所在的方法的实例的wait set里的线程都会被放出来。
跟wait方法和notify方法一样，线程必须获取调用实例的锁定，才能调用notifyAll方法。
notify方法和notifyAll方法非常相似，应该选用那一个呢？选用notify的话，唤醒的线程比较少，程序处理的速度当然比notifyAll要略胜一筹。选用notify时，若部分处理不好，可能会有程序挂掉的危险性。一般来说，选择notifyAll写出来的程序代码要比选择notify可靠。
线程同步方法
synchronized方法
要用synchronized关键字时，就要思考：
这个synchronized是要保护什么的？
无论是synchronized方法还是synchronized块，synchronized势必保护着“某个共享的资源”，使该资源不会被多个线程同时访问。
确认保护什么后，就要思考其他地方也妥善保护到了吗？
若这些资源在其他许多地方还使用着，这里使用synchronized小心保护着，但其他地方并没有做好保护措施。那其实这个资源还是没被保护的。就好像把大门和后门都锁的好好的，但如果窗户是开着的，还是没有意义一样。
当一个方法加上关键字synchronized后，当前实例的该synchronized方法在同一时间只能让一个线程执行。这种线程称为synchronized方法，也称为同步方法。
该以什么单位来保护呢？
以不让多个线程穿插操作为标准。
获取谁的锁定来保护呢？
要调用synchronized实例方法的线程，一定会获取this的锁定，一个实例的锁定在同一时间只能有一个线程得到。
如果实例不同，那么锁定也不同了。虽然我们用synchronized来保护，但如果有多个相异实例，那么多线程仍然可以分别执行不同实例的synchronized方法。
使用synchronized块时，特别要考虑“获取谁的锁定来保护呢”这种情况。因为synchronized块需要明确表明获取哪个对象的锁定。例如：
Synchronized(obj)
{
 …… ……
}
这样的程序代码中，obj就是我们获取锁定的对象。请小心不要把这个对象写错，获取错误对象的锁定，就好像要保护自己的家，却反而去锁邻居的门一样。
synchronized阻挡
如果只想启动方法里一部分线程，而非启动整个方法时，可以用synchronized阻挡，其格式如下：
Synchronized(表达式)
{
…… ……
}
则可以把获取锁定的实例传给“表达式”，如欲更精密的控制共相互斥范围可以用synchronized阻挡。
synchronized实例方法和synchronized阻挡
假设有一个类型如下的synchronized实例方法：
public synchronized void Method()
{
 …… ……
}
在功能上，与下面这个以synchronized阻挡为主的方法有异曲同工之妙：
public void Method()
{
 Synchronized(this)
{
…… ……
}
}
也就是说，synchronized实例方法是使用this锁定去做线程互斥的。

Synchronized类方法和synchronized阻挡
假设有一个类型如下的synchronized类方法，synchronized类方法有限制同时只能有一个线程执行的功能：
static synchronized void Method()
{
 …… ……
}
在功能上，与下面这个以synchronized阻挡为主的方法有异曲同工之妙：
public class Something
{
public void Method()
{
 Synchronized(Something.class)
{
…… ……
}
}
}
也就是说，synchronized类方法是使用该类的类对象的锁定去做线程互斥的。Something.class是对应于Something类的java.lang.Class类的实例。