Java多线程

Java语言内置多线程支持：

• 一个Java程序实际上是一个JVM进程
• JVM用一个主线程来执行main（）方法
• 在main()方法中又可以启动多个线程

多线程特点：

• 多线程需要读写共享数据
• 多线程经常需要同步
• 多线程编程的复杂度高，调试更困难

Java多线程编程特点：

• 多线程模型是Java程序最基本的并发模型
• 网络、数据库、Web等都依赖多线程模型

Java多线程

• 直接调用run()方法是无效的，需要调用start()方法启动新线程

线程的优先级：

• 可以对线程设定优先级
  • Thread.setPriority(int n) // 1~10,默认值5
  • 优先级高的线程被操作系统调度的优先级高
  • 不能通过设置优先级来确保功能的执行顺序  不建议设置优先级
• Java用Thread对象表示一个线程，通过调用start()启动一个线程
• 一个线程对象只能调用一次start()
• 线程的执行代码是run()方法
• 线程调度由操作系统决定，程序本身无法决定
• Thread.sleep()可以把当前线程暂停一段时间

线程的状态：

• New（新建）
• Runnable（运行中）
• Blocked（被阻塞）
• Waiting（等待）
• Timed Waiting（计时等待）
• Terminated（已终止）

线程终止的原因：

• • run()方法执行到return语句返回（线程正常终止）
  • 因为未捕获的异常导致线程终止（线程意外终止）
  • 对某个线程的Thread实例调用stop()方法强制终止（不推荐）
• 可以通过对另一个线程对象调用join()方法可以等待其执行结束
• 可以指定等待时间，超过等待时间线程仍然没有结束就不再等待
• 对已经运行结束的线程调用join()方法会立刻返回

• 调用interrupt()中断线程
• 线程间共享变量需要使用volatile关键字标记，确保线程能读取到更新后的变量值
• volatile关键字的目的是告诉虚拟机：
  • 每次访问变量时，总是获取内存的最新值
  • 每次修改变量后，立刻回写到主内存
• volatile关键字解决的是可见性问题：
  
  • 当一个线程修改了某个共享变量的值，其他线程能够立刻看到修改后的值
• 通过检测isInterrupted()标志获取当前线程是否中断
• 如果线程处于等待状态，该线程会捕获InterruptedException
• isInterrupted()为true或者捕获了InterruptedException都应该立刻结束
• 通过标志位判断需要使用volatile关键字
• volatile关键字解决了共享变量在线程间的可见性问题

守护线程特点：

• 守护线程不能持有资源（如打开文件等）
• 创建守护线程
  • setDaemon(true)
• 守护线程是为其他线程服务的线程
• 所有非守护线程都执行完毕后，虚拟机退出

线程同步：

• 对共享变量进行写入时，必须保证是原子操作
• 原子操作是指不能被中断的一个或一系列操作

Synchronized保证了代码块在任意时刻最多只有一个线程能执行

Synchronized问题：

• 无法并发执行，性能下降

如何使用？

• • 找出修改共享变量的线程代码块
  • 选择一个实例作为锁
  • 使用synchronized（lockObject）{...}
• 同步的本质就是给制定对象加锁
• 加锁对象必须是同一个实例
• 对JVM定义的单个原子操作不需要同步

数据封装：把同步逻辑封装到持有数据的实例中

synchronized两种写法

 

//同步方法

public synchronized void add(int n) {

    count += n;

    total += n;

}

//同步代码块

public void add(int n) {

    synchronized(this) {

        count += n;

        total += n;

    }

}

//静态方法锁住的是Class实例

public class A {

    static count;

    static synchronized void add(int n) {

        count += n;

    }

}

public class A {

    static count;

    static void add(int n) {

        synchronized(A.class) {

            count +=n;

        }

    }

}

如果一个类被设计为允许多线程正确访问：

• 在这个类就是“线程安全”的（thread-safe） 如StringBuffer （方法全部用synchronized修饰）

死锁：

• Java的线程可以获取多个不同对象的锁（嵌套）
• 不同线程获取多个不同对象的锁可能导致死锁

死锁形成的条件：

• 两个线程各自持有不同的锁
• 两个线程各自试图获取对方已持有的锁
• 双方无线等待下去：导致死锁

死锁发生后

• 没有任何机制能解除死锁
• 只能强制结束JVM进程

如何避免死锁：

• 多线程获取锁的顺序要一致

synchronized解决了多线程竞争的问题，但没有解决多线程协调的问题

多线程协调运行：当条件不满足时，线程进入等待状态

线程协调机制：wait/notify

• wait释放锁
  

wait/notify用于多线程协调运行：

• 在synchronized内部可以调用wait()使线程进入等待状态
• 必须在已获得的锁对象上调用wait()方法
• 在synchronized内部可以调用notify/notifyAll()唤醒其他等待线程
• 必须在已获得的锁对象上调用notify/notifyAll()方法

Thread对象代表一个线程：

• 调用Thread.currentThread()获取当前线程

JDK提供了ThreadLocal，在一个线程中传递同一个对象

ThreadLocal一定要在finally中清除

• ThreadLocal表示线程的“局部变量”，它确保每个线程的ThreadLocal变量都是各自独立的
• ThreadLocal适合在一个线程的处理流程中保持上下文（避免了同一参数在所有方法中传递）
• 使用ThreadLocal要用try .. finally结构