多线程知识点详解

多线程

什么是线程，进程

线程是指程序在执行过程中，能够执行程序代码的一个执行单元；主要状态有四种：运行、就绪、挂起和结束。

进程是指一段正在执行的程序；进程可以有多个线程。

多线程的优点

• 使用多线程可以减少程序的相应时间
• 与进程相比，线程的创建和切换开销更小
• 多CPU或者多核计算机本身就具有执行多线程的能力，可以提高cpu的利用率
• 使用多线程可以简化程序的结构，使程序更加便于理解和维护。

多线程实现方法

• 继承 Thread 类，重写run()方法；
• 实现 Runnable 接口，并实现该接口的 run() 方法
• 实现 Callable 接口，重写 call() 方法
• 线程池的使用

run() start()方法有什么区别

通过调用线程类的 start() 方法，才能运行真正的多线程。直接调用 run() 方法，是不能运行真正的多线程的。系统通过调用线程类的 start() 方法启动一个线程，JVM 通过调用 run() 方法，来完成实际的操作。

多线程同步的实现方法

同步方法

即有synchronized关键字修饰的方法。
由于java的每个对象都有一个内置锁，当用此关键字修饰方法时，
内置锁会保护整个方法。在调用该方法前，需要获得内置锁，否则就处于阻塞状态。

public synchronized void save(){}

注： 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

同步代码块

---

即有synchronized关键字修饰的语句块。
被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁，从而实现同步

代码如： 
synchronized(object){ 
}

注：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。

package com.xhj.thread;
    /**
     * 线程同步的运用
     */
    public class SynchronizedThread {

        class Bank {
            private int account = 100;

            public int getAccount() {
                return account;
            }

            /**
             * 用同步方法实现
             * @param money
             */
            public synchronized void save(int money) {
                account += money;
            }

            /**
             * 用同步代码块实现
             * 
             * @param money
             */
            public void save1(int money) {
                synchronized (this) {
                    account += money;
                }
            }
        }

        class NewThread implements Runnable {
            private Bank bank;

            public NewThread(Bank bank) {
                this.bank = bank;
            }

            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    // bank.save1(10);
                    bank.save(10);
                    System.out.println(i + "账户余额为：" + bank.getAccount());
                }
            }
        }

        /**
         * 建立线程，调用内部类
         */
        public void useThread() {
            Bank bank = new Bank();
            NewThread new_thread = new NewThread(bank);
            System.out.println("线程1");
            Thread thread1 = new Thread(new_thread);
            thread1.start();
            System.out.println("线程2");
            Thread thread2 = new Thread(new_thread);
            thread2.start();
        }

        public static void main(String[] args) {
            SynchronizedThread st = new SynchronizedThread();
            st.useThread();
        }
    }

使用特殊域变量(volatile)实现线程同步

---

a. volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制，
b. 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，
c. 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
d. 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

例如：
在上面的例子当中，只需在account前面加上volatile修饰，即可实现线程同步。
代码示例

class Bank {
            //需要同步的变量加上volatile
            private volatile int account = 100;

            public int getAccount() {
                return account;
            }
            //这里不再需要synchronized 
            public void save(int money) {
                account += money;
            }
        ｝

多线程中的非同步问题主要出现在对域的读写上，如果让域自身避免这个问题，则就不需要修改操作该域的方法。

使用重入锁实现线程同步

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在JavaSE5.0中新增了一个java.util.concurrent包来支持同步。
ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁，
它与使用synchronized方法和快具有相同的基本行为和语义，并且扩展了其能力

ReenreantLock类的常用方法有：
ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例
lock() : 获得锁
unlock() : 释放锁

class Bank {

            private int account = 100;
            //需要声明这个锁
            private Lock lock = new ReentrantLock();
            public int getAccount() {
                return account;
            }
            //这里不再需要synchronized 
            public void save(int money) {
                lock.lock();
                try{
                    account += money;
                }finally{
                    lock.unlock();
                }
            }
        ｝

注：关于Lock对象和synchronized关键字的选择：
a.最好两个都不用，使用一种java.util.concurrent包提供的机制，
能够帮助用户处理所有与锁相关的代码。
b.如果synchronized关键字能满足用户的需求，就用synchronized，因为它能简化代码
c.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

使用局部变量实现线程同步

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。

ThreadLocal 类的常用方法

ThreadLocal() : 创建一个线程本地变量
get() : 返回此线程局部变量的当前线程副本中的值
initialValue() : 返回此线程局部变量的当前线程的"初始值"
set(T value) : 将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为value

例如：
在上面例子基础上，修改后的代码为：

代码实例：

public class Bank{
            //使用ThreadLocal类管理共享变量account
            private static ThreadLocal<Integer> account = new ThreadLocal<Integer>(){
                @Override
                protected Integer initialValue(){
                    return 100;
                }
            };
            public void save(int money){
                account.set(account.get()+money);
            }
            public int getAccount(){
                return account.get();
            }
        }

注：ThreadLocal与同步机制
a. 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。
b. 前者采用以”空间换时间”的方法，后者采用以”时间换空间”的方式

sleep() 方法与 wait() 方法有什么区别

• 原理不同；sleep() 方法是Thread 类的静态方法，是线程用来控制自身流程的，暂停一段时间之后，自动恢复；wait() 是Object 类的方法，用于进程之间的通信，直到其他方法调用notify() 方法才会醒过来。
• 对锁处理机制不同，sleep() 不会释放线程锁，wait() 会释放掉所占用的锁。
• 使用区域不同；wait() 必须放在同步控制方法或者同步语句块中，sleep() 可以放在任何地方使用。

终止线程的方法

stop()

会释放掉已经锁定的所有监视资源

suspend()

不会释放锁；容易发生死锁

synchronized与Lock有什么异同

• 用法不一样；在需要同步的对象中加入synchronized控制，既可以加在方法上，也可以加在代码块上；synchronized是托管给JVM执行的；Lock是通过代码块实现的
• 性能不一样；在资源竞争不是很激烈的情况下synchronized性能要比Lock好，反之其次。
• 锁机制不一样；前者是自动锁，自动释放，后者是需要开发人员手动释放并且必须在finally块中释放。