JAVA多线程总结

本文主要是学习了 老马说编程 的 计算机程序的思维逻辑中关于线程部分的知识，并对其进行回顾总结。

多线程的实现

• Thread
  创建一个Thread的子类，并复写其run()方法，并在需要启动的地方调用其start方法

public class TestThread extends Thread {    @Override    public void run() {        System.out.println("I'm test thread");    }}public static void main(String[] args) {    Thread testThread = new TestThread();    testThread.start();}

• Runnable
  创建一个实现了Runnable接口的类，并实现run方法，并在需要启动的地方创建一个Thread对象，并将此类作为参数传入，调用此thread对象的start方法。

public class TestThread implements Runnable{    @Override    public void run() {        System.out.println("I'm test thread");    }}public static void main(String[] args) {    Thread testThread = new Thread(new TestThread());    testThread.start();}

两者的区别在于Thread需要通过继承实现，而Runnable是通过接口，在单继承的java中，后者的使用应该更为便利。

线程的属性和方法

• Thread.currentThread():返回当前线程对象
  
  • getName():获取线程名
  • getId():获取线程对应ID
• 线程优先级:1~10,默认为5。优先级效果仅为建议非强制。
  
  • public final void setPriority(int newPriority) : 设置优先级
  • public final int getPriority() : 获取优先级
• public State getState() : 获取线程状态
  
  • New : 未被start
  • TERMINATED : 运行结束
  • RUNNABLE : 正在执行run且未被阻塞
  • BLOCKED : 等待锁
  • WAITING : 等待状态
  • WAITING_TIME : 等待sleep时间结束
• public final native boolean isAlive() : 线程是否存活，线程启动后且在run结束前，返回True
• daemon线程 : 程序一般为辅助线程，当程序中仅剩下daemon线程时，程序会退出。例如 负责垃圾回收的线程
• public final void setDaemon(boolean on) : 设置是否为Daemon线程
  
  • public final boolean isDaemon() : 返回该线程是否为Daemon线程
  • public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException; : 该方法使当前线程睡眠millis时间(毫秒)，当被中断时，sleep会抛出InterruptedException异常
• public static native void yield(); : 让出CPU，仅为建议作用。
• public final void join() throws InterruptedException : 调用线程等待该线程运行结束后再退出，可以被中断，当被中断时会抛出InterruptedException异常，可传入一个long参数，表示等待最长时间(毫秒)。

共享内存及问题

• 共享内存:虽然每个线程都有自己的栈和程序计数器，但是它们可以访问和操作同一对象。
• 竞态条件:当多个线程访问和操作同一对象时，最终执行结果和执行时序有关，不一样能得到预期结果。
  当两个线程同时取到了同一个共享变量，并都对其进行操作，就会导致得不到预期的结果。
• 内存可见性:一个线程对一个共享变量的修改，另一个线程不一定能马上能看到，甚至永远也看不到。
  数据有可能被缓存在寄存器或CPU的缓存中，当去访问一个变量时可能直接在缓存中获取，而不一定会在内存中获取；同理，当修改一个变量时，可能先存入缓存，稍后才会同步到内存中。

Synchronized

• 用法
  Synchronized用于保护对象。竞态条件和内存可见性问题均可用synchronized来解决。
• 修饰实例方法
  public synchronized void test(){}
  Synchronized用于保护实例对象this。
  当使用Synchronized修饰方法，方法内的代码就变成了原子操作。即多个线程只能有一个调用同一对象的synchronized实例方法。
  当一个线程想要调用synchronized方法时，它首先会尝试获取锁，如果不能够获取锁进入等待队列，阻塞并等待唤醒，否则执行实例方法代码，万仇释放锁，并从等待队列中取一个线程唤醒，不保证公平性。
• 静态方法
  public static synchronized void test(){}
  保护的是被修饰的静态方法的类对象。
• 代码块
  synchronized(this){}
  synchronized括号里面的就是保护的对象。
• 可重入性
  在对同一个执行线程，它在获得了锁之后再调用其他需要同样的锁的代码时可以直接调用，该特性是通过记录锁的持续线程和持有数量来进行实现。
• 死锁
• 原因：由于两个不同线程的分别等待对方所持有的锁。
• 避免：避免在持有一个锁去申请另一个锁，如果确实需要多个锁，所有代码都应该按照相同的顺序去申请锁。或在获取不到锁时放弃已持有的锁再次尝试，防止死锁。

线程的优点及成本

• 优点
  
  1. 充分利用多CPU的运算能力
  2. 充分利用硬件资源和网络。
  3. 在GUI保持程序的响应性。
  4. 简化建模和IO处理。
• 成本
• 创建线程时损耗的资源，必要的数据结构、栈、程序计数器
• 线程切换时，需要保存当前线程的上下文到内存，并恢复切换的线程的上下文状态，此过程不仅耗时，且会使CPU的缓存失效。

协作机制

wait/notify两个方法是线程的协作的基本方法。只能在synchronized代码块中调用。

• wait方法
  public final void wait() throws InterruptedException
  用于线程等待，可传入参数表示等待时间(毫秒)，等待时间内可被中断，中断时抛出InterruptedException异常。
  每个对象都有一个等待队列，即条件队列，当调用此方法时，会将线程置于此队列中释放锁持有的锁并对线程进行阻塞，等待一个通过其他线程改变的条件。
  此时线程的状态变为：WAITING或TIMED_WAITING
• notify方法
  public final native void notify();
public final native void notifyAll();
  notify方法用于条件队列中随机选一个线程移除并唤醒，notifyAll方法用于唤醒条件队列中所有线程。
  如果被唤醒的线程能获得所需锁，则状态变为：RUNNABLE;否则状态变为BLOCKED。
• InterruptedException异常
  改异常为受检异常，线程需要对其进行处理，处理方式一般有两种。
  
  1. 向上传递异常，由调用者进行处理
  2. 有些无法向上传递的情况，如run方法，需要捕获异常并进程清理操作，然后调用Thread的interrupt方法设置中断标志位。

线程的中断

• 机制
  中断时一个线程的主要机制，不是指强制停止，而是一种协作机制，通过传递一个信号，由线程决定何时退出。
• Thread中关于中断的方法
  
  1. public boolean isInterrupted()：返回对应线程的中断标志位是否为true。
  2. public void interrupt()：返回对应线程的中断标志位是否为true，且会清空中断标志位。
  3. public static boolean interrupted()：中断对应线程，与线程的状态有关。
     
     • RUNNABLE：如没有执行I/O操作时，该方法会设置中断标志位为true，线程应在合适的位置检测中断标志位。
     • WAITING/TIMED_WAITING：该方法会使线程抛出InterruptedException，且会清除中断标志位。
     • NEW/TERMINATE：该方法在调用后无任何效果。
• 正确的中断线程
  如果不明白线程在做什么，不应该贸然调用interrupted()方法，线程应当提供单独的取消/中断方法给调用者。