多线程学习之深入理解Java多线程与并发编程

上篇博客回顾：

1.多线程之间如何通讯 

多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作不同。

2.wait、notify、notifyAll()方法

wait()、notify、notifyAll()定义在Object类中方法，可以用来控制线程的状态这三个方法最终调用的都是jvm级的native方法。随着jvm运行平台的不同可能有些许差异。

 2.1.如果对象调用了wait方法就会使持有该对象的线程把该对象的控制权交出去，然后处于等待状态。

 2.2. 如果对象调用了notify方法就会通知某个正在等待这个对象的控制权的线程可以继续运行。

 2.3.如果对象调用了notifyAll方法就会通知所有等待这个对象控制权的线程继续运行。

3.lock

lock是在jdk1.5之后，并发包中新增了 Lock 接口(以及相关实现类)用来实现锁功能，Lock 接口提供了与 synchronized 关键字类似的同步功能，但需要在使用时手动获取锁和释放锁。

4.停止线程

   4.1.  使用退出标志，使线程正常退出，也就是当run方法完成后线程终止。

   4.2. 使用stop方法强行终止线程（这个方法不推荐使用，因为stop和suspend、resume一样，也可能发生不可预料的结果）。

   4.3.  使用interrupt方法中断线程。线程在阻塞状态

 5.守护线程

Java中有两种线程，一种是用户线程，另一种是守护线程，当进程不存在或主线程停止，守护线程也会被停止。

 使用setDaemon(true)方法设置为守护线程

6.Join方法

让其他线程变为等待

7.优先级

通过一个int priority来控制优先级，范围为1-10，其中10最高，默认值为5

8.yield方法

暂停当前正在执行的线程，并执行其他线程。

这篇文章学习深入理解Java多线程与并发编程

      一、多线程三大特性

      二、Java内存模型

      三、Volatile

      四、ThreadLoca

      五、线程池

一、多线程三大特征 

原子性、可见性、有序性

1.1、什么是原子性

即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。

比如从账户A向账户B转1000元，那么必然包括2个操作：从账户A减去1000元，往账户B加上1000元。这2个操作必须要具备原子性才能保证不出现一些意外的问题。

1.2、什么是可见性

当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。

若两个线程在不同的cpu，那么线程1改变了i的值还没刷新到主存，线程2又使用了i，那么这个i值肯定还是之前的，线程1对变量的修改线程没看到这就是可见性问题。 

1.3、什么是有序性

程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

一般来说处理器为了提高程序运行效率，可能会对输入代码进行优化，它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致，但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的。

二、Java内存模型

共享内存模型指的就是Java内存模型(简称JMM)，JMM决定一个线程对共享变量的写入时,能对另一个线程可见。从抽象的角度来看，JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（mainmemory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（localmemory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是JMM的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化。

总结：java内存模型简称jmm，定义了一个线程对另一个线程可见。共享变量存放在主内存中，每个线程都有自己的本地内存，当多个线程同时访问一个数据的时候，可能本地内存没有及时刷新到主内存，所以就会发生线程安全问题。

三、Volatile

3.1、什么是volatile关键字？

案列：

当flag设置为false时VolatileThread线程并没有停止 这是为什么昵？

解析： 线程之间是不可见的，在main主线程中设置flag为false时VolatileThread线程没有及时读取主线程结果 导致VolatileThread线程一直调用的是线程的本地内存。

当我们在flag变量之前加上volatile关键字时

结论：volatile 关键字的作用是变量在多个线程之间可见。

3.2、volatile非原子性

使用AtomicInteger原子类

3.3、volatile与synchronized区别

仅靠volatile不能保证线程的安全性。（原子性）

①volatile轻量级，只能修饰变量。synchronized重量级，还可修饰方法

②volatile只能保证数据的可见性，不能用来同步，因为多个线程并发访问volatile修饰的变量不会阻塞。

synchronized不仅保证可见性，而且还保证原子性，因为，只有获得了锁的线程才能进入临界区，从而保证临界区中的所有语句都全部执行。多个线程争抢synchronized锁对象时，会出现阻塞。

线程安全性

线程安全性包括两个方面，①可见性。②原子性。

从上面自增的例子中可以看出：仅仅使用volatile并不能保证线程安全性。而synchronized则可实现线程的安全性。

四、ThreadLoca

ThreadLocal提高一个线程的局部变量，访问某个线程拥有自己局部变量。

　当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。

ThreadLocal的接口方法

ThreadLocal类接口很简单，只有4个方法，我们先来了解一下：

• void set(Object value)设置当前线程的线程局部变量的值。

• public Object get()该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。

• public void remove()将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存的占用，该方法是JDK 5.0新增的方法。需要指出的是，当线程结束后，对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作，但它可以加快内存回收的速度。

• protected Object initialValue()返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个protected的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法，在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行，并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。

案列：创建三个线程，每个线程生成自己独立序列号。

ThreadLoca实现原理

ThreadLoca通过map集合

Map.put(“当前线程”,值)；

五、线程池

5.1、什么是线程池

线程池是指在初始化一个多线程应用程序过程中创建一个线程集合，然后在需要执行新的任务时重用这些线程而不是新建一个线程。线程池中线程的数量通常完全取决于可用内存数量和应用程序的需求。然而，增加可用线程数量是可能的。线程池中的每个线程都有被分配一个任务，一旦任务已经完成了，线程回到池子中并等待下一次分配任务。

5.2、线程池作用

基于以下几个原因在多线程应用程序中使用线程是必须的：

  1. 线程池改进了一个应用程序的响应时间。由于线程池中的线程已经准备好且等待被分配任务，应用程序可以直接拿来使用而不用新建一个线程。

  2. 线程池节省了CLR 为每个短生存周期任务创建一个完整的线程的开销并可以在任务完成后回收资源。

  3. 线程池根据当前在系统中运行的进程来优化线程时间片。

  4. 线程池允许我们开启多个任务而不用为每个线程设置属性。

  5. 线程池允许我们为正在执行的任务的程序参数传递一个包含状态信息的对象引用。

  6. 线程池可以用来解决处理一个特定请求最大线程数量限制问题。

5.3 线程池的四种创建方式

Java通过Executors（jdk1.5并发包）提供四种线程池，分别为：

newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。

newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO,LIFO, 优先级)执行。