《Java高并发编程详解》基础（一）

• 读《Java高并发编程详解》笔记，这本书笔者的收获很大，配合王文君汪老师的视频教学基本上可以将线程学的很透彻，很感谢前辈带给的这些智慧结晶。以下未我读本书和看视频对书的一些摘录和总结，以及一些补充。顺序按照书的思路走的。
• 本篇是最基础的部分，笔者花了很长时间去学习，看视频，敲实例，同时对照着java8的官方文档，再点进去学习源码，旨意是完全搞懂。笔者认为基础知识学习多久都是值得的。

1.线程

1. 定义：

进程是操作系统动态执行的基本单元，每一个进程至少要有一个线程运行，线程是执行进程的基本单元。

2. 线程生命周期：

   
   
   

   网图-线程生命周期

①. 创建状态(New)：当线程对象创建后，即进入创建状态。

new关键字仅为创建一个线程类，在没有调用start()方法前，它就是一个普通的java类。

②. 就绪状态(Runnable)：调用start()方法，线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程，随时等待cpu调度执行。

当执行start()方法后，才会在jvm中创建线程，此时线程等待cpu调度运行。除去意外失望，该状态只能进入Running状态。

③. 运行状态(Running)：当CPU调度处于就绪状态的线程后，线程才得以执行。

此时线程根据不同的指令可转换转台为Runable，Blocked和Dead状态。①.cup轮询调度和yeild()进入Runable.②.sleep()/wait()/join()方法进入Blocked.③.执行完毕进入Dead.

④. 阻塞状态(Blocked)：处于运行状态的线程，由于原因，暂时放弃对cpu的使用权，停止执行，此时进入阻塞状态，直到进入就绪状态。

此时线程可转换成Dead和Runable状态。①.线程意外死亡进入Dead。②.线程被其他线程notify/notifyall方法唤醒，完成休眠，interrupt打断等进入Runnable.

⑤. 死亡状态(Dead)：线程执行结束，或异常退出，结束生命周期。

3. 线程的设计模式

   3.1. Thread中的模板设计模式

   • thread启动调用过程

   1.当Thread处于Runable状态，此时调用start()方法启动线程。
   2.start()方法调用本地方法栈(JNI)中方法start)()。
   3.由JNI的start0()方法调用Run()方法,执行线程逻辑。
   4.线程在运行状态和死亡状态再次调用start()方法，会抛IllegalThreadStateException异常

   • 模板设计模式应用

   1.由父类抽象出一个模板，而子类通过重写该方法而重写实现具体逻辑，其中父类控制逻辑调用。
   2.模板模式主要由抽象模板(Abstract Template)角色和具体模板(Concrete Template)角色组成。父类实现模板方法以final修饰，子类实现模板方法所控制的具体的操作方法
   3.Thread的run和start就是一个模板设计模式的设计。

   3.2. 使用Runable()接口的策略模式

   • Runable接口

   1.由于多个线程所实现的run方法控制具体逻辑，每次创建线程的时候都需要隐式创建该方法，故此java提供一个接口Runnable来将线程的控制和业务逻辑分离开。
   2.创建线程只有一种方式，即构造Thread类，而实现现成的执行单元有两种方式，第一种是重写Thread的run方法，第二种是实现Runnable接口的run方法，并将Runable接口实例用作构造Thread的参数。
   3.策略模式的目的是将线程的控制本身和业务逻辑的运行分离开，达到职责分明，功能单一的原则。
   4.Thread类的run方法不能共享，而实现Runnable的实例则可以构造不同的Thread实例。

ps:

1. 策略模式和模板模式----虚无境
2. Java 设计模式 ---- 模板设计模式
3. 策略模式（Strategy)----java程序媛之家

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2.Thread构造函数

1. 线程名

1.在构造Thread时，可以手动为该线程命名。
2.若创建线程没有命名，默认以"Thread-"作为前缀与一个以0开始自增的数字进行组合，这个自增函数在整个jvm进程中将不断自增。
3.若同时创建2个线程，第一个线程使用指定名，第二个线程使用默认名，则第二个线程以"Thread-1"命名，即在jvm中没有一个线程，命名数字都将自增，不论是否适用该线程默认名。
4.mian()线程的线程名为"mian"。
5.在线程启动前，可以通过方法setName()修改线程名，但是启动后，名字不再被修改。
6.静态方法：Thread.currentThread().getName() 获取线程名

2. 线程父子关系

一个线程必然是由另一个线程创建出来的，而主线程mian是由jvm创建出来的。

3. 线程与线程组关系

1.每一个线程创建的时候，都会分配线程组，若构造线程的时候，未显示的指定线程组，则该线程回默认与其父线程同一线程组。
2.mian线程的线程组名为mian。
3.若子线程与父线程同一个线程组，其与父线程的优先级一样。

4. 线程与jvm虚拟机栈

5. 守护线程

1.设置守护线程：setDaemon()
2.设置守护线程在线程的启动前才会起作用。可以使用isDaemon判断该线程是否为守护线程
3.线程死亡后，设置setDaemon会抛出异常

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3.线程API

1. sleep方法

1.使用Thread.sleep()会使线程进入Blocked状态，直至休眠完成。
2.jdk1.5以后可以使用更加灵活的枚举类TimeUnit来替代该方法。
3.sleep与wait的区别
 1.sleep是Thread的方法，休眠是并不释放资源，不需要定义同步(synchronized)，不需要唤醒。
 2.wait是Object方法，休眠会释放资源，允许其他线程访问，需要定义同步，需要使用notify()/notifyAll()唤醒。

2. yield方法

1.使用yield方法可以式当前线程从Running状态进入Runable.方法不常用。
2.CPU在资源不紧张的情况下会自动忽略该方法。
3.当CPU对该线程执行了yield方法，该线程将从新位于调度队列中，和其他线程一样拥有获得CPU调度权的机会。
4.yield与sleep的区别：
 1.CPU收到sleep指令后，线程一定会进入Blocked状态，此时该线程仍然占据资源。
 2.CPU接受到yield命令后，根据资源使用情况可以选择不执行，若执行，则线程释放资源，，进入可执行队列，且该线程可以从新竞争CPU使用权。

3. 线程优先级

1.线程优先级范围（1 value 10）。
2.mian线程优先级为5，线程不设置优先级，默认为5。
3.由于优先级设置也是一个提示操作(和yield类似)，所以在CPU空闲时，不起作用，而对于非root权限用户，也会被忽略。
4.由于优先级的特性，所以在设置事务的先后以及重要性上，不要绑定优先级。
5.thread设置优先级：setPriority(num)；线程组设计优先级：group.setMaXPriority(num)
6.若某线程组中的线程的优先级大于线程组的优先级，则该线程的优先级最大为该线程组优先级。

4. interrupt方法

1.调用interrupt方法会是陷入堵塞(Blocked)状态的线程被打断阻塞。
2.对于死亡的线程，该方法将被忽略。
3.每一个线程内部都有一个标志，interrupt flag，来标识当前线程是否被打断，该标识默认为flag=flase
4.当线程被打断时，会抛出InterruptedException异常，可以通过捕获异常来处理后续操作，是否继续执行该线程和结束该线程。
5.使用interrupt方法打断线程，可以使用isInterrupt()方法(对象方法)，或使用interrupted方法打断线程(静态类方法)方法判断线程打断状况。
6.使用isInterrupt()方法(对象方法)判断线程是否被中断：
 ①:若打断正在执行(Running)的线程(未堵塞状态)，该线程的中断信号会变为true，但是该方法并不起作用，线程也不会被打断Running状态。
 ②:若打断正在堵塞状态(Blocked)的线程，则会抛出InterruptedException异常，线程并不会死亡，是否结束和处理接下来的逻辑事务看程序的需要，此时中断信号会变成true,但在抛出异常后恢复为false，程序此时输出标识为false，避免影响接下来线程方法的调用。
7.使用interrupted方法打断线程(静态类方法)判断线程是否被中断。情况大致与上述相同，唯一不一样的是，第二种情况下的，中断信号在本次打断堵塞后一定会变为true，程序此时第一次输出标识为true，之后会恢复为false。仅此区别而已。

5. join方法

1.只有该线程启动后，才能调用join方法。
2.join方法前启动的线程，无法被join方法约束，只有在join后启动的线程，会在调用join方法的线程后执行。
3.某线程执行join方法，则该线程所在的主线程main线程会等待执行，知道主线程中所有的有join方法的线程执行完毕。
PS：join方法详解

6. 关闭线程

1.若线程中有执行可中断方法(阻塞等)操作，可以通过捕获中断信号来决定是否退出。
2.由于线程标识可能被擦拭，或者没有可中断方法，使用volatile修饰的开关flag关闭线程

4.线程同步

1. synchronized关键字

①.作用：实现简单策略防止线程干扰和内存一致性错误，若对象对多个线程可见，则对该对象的读写将通过线程同步的方式进行。
②.表现：某线程获取与mutex(互斥)关联的monitor(监控)锁，确保共享变量的互斥访问，即同一时刻只有一个线程方法同步资源。从而避免数据不一致的问题。
③.synchronized可以对代码块或方法进行修饰，但是不能对class以及变量修饰。

2. synchronized本质

1.每一个对象都与一个monitor相关联，该monitor的锁只能被一个线程同一时间获取，其他线程进入阻塞状态。
2.对象的monitor锁都有一个计数器，初始为0，表示未被任何线程获取，若某线程获取该锁后，对计数器加一，此时该线程为该对象monitor的所有者。此时其他线程会陷入堵塞状态，知道monitor计数器变为0，参与从新竞争该锁。
3.若已经拥有该monitor的线程重入，会导致monitor计数器再次累加。
4.当monitor计数器减为0后，此时该线程释放锁的所有权，并和其他线程再次参数对锁的竞争。

2. This Monitor(对象锁)

1.即某个类中的对象方法或对象方法中的代码块被synchronized修饰
2.若同一个类中有多个对象方法或对象方法中的代码块被synchronized修饰，若多个线程同时访问一个该类的实例对象的不同方法，则只有一个线程能够访问，因为一个对象实例的对象方法是同一个monitor锁。

3. Class Monitor(类锁)

1.即某一个类中有多个静态方法或静态方法中的代码块被synichronized修饰.由于静态方法又称类方法，所以该锁称之为类锁，并不是关键字修饰在类上。
2.若同一个类中有多个静态方法或静态方法中的代码块被synichronized修饰，若多个线程同时访问该类不同静态方法，则只有一个线程能够访问，因为该类的静态方法使用同一个monitor锁。

4. 死锁

1.死锁情况
 ①.交叉死锁，即A线程获取R1锁，等待获取R2锁，同时B线程获取R2锁，等待获取R1锁。
 ②.假死死锁，CPU占用率升高，难以检测。
 ②.内存不足，即A，B线程执行需要占用30内存，此时A占据10，B占据20，彼此等待释放内存。

 ③.一问一答式数据交互，客户端发送请求，服务端由于某种原因错过此时请求，之后客户端等待回复请求，服务端也等待请求。
 ④.数据库锁，文件锁，死循环引起假死的死锁
2.死锁检测
①.交叉死锁：一般交叉死锁会陷入Blocked状态，CPU资源占用不高，很容易借助工具实现。

5.线程通信

6.线程组