线程及线程池

线程同步

为什么要线程同步

• 当我们有多个线程同时访问一个变量或对象时，如果这些线程中既有读又有写操作时，就会导致变量值或对象的状态出现混乱，从而导致程序异常。
• 不同步时的代码

public class Bank {  
    private int count =0;//账户余额 
 
    //存钱  
    public void addMoney(int money){  
        count += money;  
        System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进："+money);  
    }  
    //取钱  
    public void subMoney(int money){  
        if(count-money < 0){  
            System.out.println("余额不足");  
            return;  
        }  
        count -=money;  
        System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出："+money);  
    }  
    //查询  
    public void lookMoney(){  
        System.out.println("账户余额："+count);  
    }  
}~~~

##### 多线程同步方法1 -- 同步方法

用synchronized关键字修饰的方法。由于java的每个对象都有一个内置锁，当用此关键词修饰方法时，

内置锁会保护整个方法。在调用该方法前，需要获的内置锁，否则就处于阻塞状态。

synchronized关键字也可以修饰静态方法，此时如果调用该静态方法，将会锁住整个类。

public class Bank {
private int count =0;//账户余额
//存钱
public synchronized void addMoney(int money){ -- synchronized修饰方法
count +=money;
System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进："+money);
}
//取钱
public synchronized void subMoney(int money){ -- synchronized修饰方法
if(count-money < 0){
System.out.println("余额不足");
return;
}
count -=money;
System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出："+money);
}
//查询
public void lookMoney(){
System.out.println("账户余额："+count);
}
}~~~

多线程同步方法2 -- 同步代码块

### synchronized关键字修饰的语句块。被该关键词修饰的语句块会自动被加上内置锁，从而实现同步。
### 同步是一种高开销的操作，因此应该尽量减少同步的内容。通常没有必要同步整个方法，
    使用synchronized代码块同步关键代码即可。

public class Bank {  
    private int count =0;//账户余额  
    //存钱  
    public void addMoney(int money){  
        synchronized (this) {    -- synchronized修饰代码块
            count +=money;  
        }  
        System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进："+money);  
    }  
    //取钱  
    public void subMoney(int money){  
        synchronized (this) {    -- synchronized修饰代码块
            if(count-money < 0){  
                System.out.println("余额不足");  
                return;  
            }  
            count -=money;  
        }  
        System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出："+money);  
    }  
    //查询  
    public void lookMoney(){  
        System.out.println("账户余额："+count);  
    }  
}~~~

##### 多线程同步方法3 -- Volatile

- volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制。
- 使用volatile修饰域相当于告诉虚拟机该域可能会被其他线程更新。
- 因此每次使用该域就要重新计算，而不是使用寄存器中的值。
- volatile不会提供任何原子操作，它也不能用来修饰final类型的变量。

- 下面代码并不能同步：因为volatile不能保证原子操作导致的，因此volatile不能代替synchronized。此外volatile会组织编译器对代码优化，因此能不使用它就不使用。它的原理是每次线程要访问volatile修饰的变量时都是从内存中读取，而不是从缓存中读取，因此每个线程访问到的变量值都是一样的。这样就保证了同步。

结果并不能同步

public class Bank {
private volatile int count = 0;// 账户余额 -- volatile修饰变量
// 存钱
public void addMoney(int money) {
count += money;
System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money);
}
// 取钱
public void subMoney(int money) {
if (count - money < 0) {
System.out.println("余额不足");
return;
}
count -= money;
System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money);
}
// 查询
public void lookMoney() {
System.out.println("账户余额：" + count);
}
}~~~

Java多线程同步方法4 -- Lock锁

• ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁，它与使用sunchronized方法和方法块具有相同的基本行为和语义，并扩展了其能力。
• ReenreantLock类常用的方法有：

reentrantLock()：创建一个ReentrantLock实例
lock()：获得锁
unlock()：释放锁
reentrantLock()还有一个可以创建公平锁的构造方法，但由于能大幅度降低程序运行效率，不推荐使用

• 如果sunchronized关键字能满足用户需求，就用synchronized，因为它能简化代码。如果需要更高级的功能，就用ReentrantLock类，此时要注意及时释放锁，否则会出现死锁，通常在finally代码释放锁。

public class Bank {  
    private  int count = 0;// 账户余额  
    //需要声明这个锁  
    private Lock lock = new ReentrantLock();  
    // 存钱  
    public void addMoney(int money) {  
        lock.lock();//上锁  
        try{  
        count += money;  
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money);  
        }finally{  
            lock.unlock();//解锁  
        }  
    }  
    // 取钱  
    public void subMoney(int money) {  
        lock.lock();  
        try{  
        if (count - money < 0) {  
            System.out.println("余额不足");  
            return;  
        }  
        count -= money;  
        System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money);  
        }finally{  
            lock.unlock();  
        }  
    }  
    // 查询  
    public void lookMoney() {  
        System.out.println("账户余额：" + count);  
    }  
}~~~

##### Java多线程同步方法5 -- 局部变量
- 运行效果：只能存，不能取
- **ThreadLocal原理**：如果使用ThreadLocal管理变量，则每一个使用该变量的线程都获得该变量的副本，副本之间相互独立，这样每一个线程都可以随意修改自己的变量副本，而不会对其他线程产生影响。-- 每个线程运行的都是一个副本，就是说存钱和取钱是两个账户，只是名字相同而已。
- **ThreadLocal与同步机制**：ThreadLocal与同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题
- 前者采用“空间换时间”的方法，后者采用“时间换空间”的方式

public class Bank {
private static ThreadLocal count = new ThreadLocal(){
@Override
protected Integer initialValue() {
// TODO Auto-generated method stub
return 0;
}
};
// 存钱
public void addMoney(int money) {
count.set(count.get()+money);
System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money);
}
// 取钱
public void subMoney(int money) {
if (count.get() - money < 0) {
System.out.println("余额不足");
return;
}
count.set(count.get()- money);
System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money);
}
// 查询
public void lookMoney() {
System.out.println("账户余额：" + count.get());
}
}
运行效果：
余额不足
账户余额：0
余额不足
账户余额：0
1441794247939存进：100
账户余额：100
余额不足
1441794248940存进：100
账户余额：0
账户余额：200
余额不足
账户余额：0
1441794249941存进：100
账户余额：300~~~

Java中四种线程池

分类

• newCachedThreadPool（可变尺寸的线程池）：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。线程池为无限大，当执行第二个任务时第一个任务已经完成，会复用执行第一个任务的线程，而不用每次新建线程。
• newFixedThreadPool（固定大小的线程池）：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。定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()。
• newScheduledThreadPool（延迟线程池）：创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
• newSingleThreadExecutor（单任务线程池）：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。

线程池的作用

• 线程池的作用就是限制系统中执行线程的数量。
• 减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务
  可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线程的数目，防止因为效果过多的内存，而把服务器累趴下（每个线程需要大于1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机）

new Thread的弊端

• 每次new Thread新建对象性能差。
• 线程缺乏统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，及可能占用过多系统资源导致oom。
• 缺乏更多功能，如定时执行、定期执行、线程中断。

线程池的优点：

• 重用存在的线程，减少对象的创建、销亡的开销，性能佳。
• 可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免阻塞。
• 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。