问问线程

实现多线程的三种方式

 

• 1）一种是继承Thread类，
• 2）是实现Runable接口，
• 3）实现Callable接口，并与Future、线程池结合使用（Runnable和Callable都代表那些要在不同的线程中执行的任务。Runnable从JDK1.0开始就有了，Callable是在JDK1.5增加的。它们的主要区别是Callable的 call( ) 方法可以返回值和抛出异常，而Runnable的run()方法没有这些功能。Callable可以返回装载有计算结果的Future对象。

实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：

• 1）：适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源
• 2）：可以避免java中的单继承的限制
• 3）：增加程序的健壮性，代码可以被多个线程共享，代码和数据独立
• 4）：线程池只能放入实现Runable或callable类线程，不能直接放入继承Thread的类

线程的状态：新建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态及死亡状态

1. 新建( new )：新创建了一个线程对象。

2. 可运行( runnable )：线程对象创建后，其他线程(比如 main 线程）调用了该对象 的 start ()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取 cpu 的使用权 。

3. 运行( running )：可运行状态( runnable )的线程获得了 cpu 时间片（ timeslice ） ，执行程序代码。

4. 阻塞( block )：阻塞状态是指线程因为某种原因放弃了 cpu 使用权，也即让出了 cpu timeslice ，暂时停止运行。直到线程进入可运行( runnable )状态，才有 机会再次获得 cpu timeslice 转到运行( running )状态。阻塞的情况分三种：

(一). 等待阻塞：运行( running )的线程执行 o . wait ()方法， JVM 会把该线程放入等待队列( waitting queue )中。

(二). 同步阻塞：运行( running )的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则 JVM 会把该线程放入锁池( lock pool )中。

(三). 其他阻塞: 运行( running )的线程执行 Thread . sleep ( long ms )或 t . join ()方法，或者发出了 I / O 请求时， JVM 会把该线程置为阻塞状态。 当 sleep ()状态超时、 join ()等待线程终止或者超时、或者 I / O 处理完毕时，线程重新转入可运行( runnable )状态。

5. 死亡( dead )：线程 run ()、 main () 方法执行结束，或者因异常退出了 run ()方法，则该线程结束生命周期。死亡的线程不可再次复生。

 

java多线程同步

为何要使用同步？ 

java允许多线程并发控制，当多个线程同时操作一个可共享的资源变量时（如数据的增删改查），将会导致数据不准确，相互之间产生冲突，因此加入同步锁以避免在该线程没有完成操作之前，被其他线程的调用， 从而保证了该变量的唯一性和准确性。

一、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。

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。

public synchronized void save(){}

二、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

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。

public class SynchronizedThread {
    class Bank {
        private int account = 100;
        public int getAccount() {
            return account;
        }
         用同步方法实现
        public synchronized void save(int money) {
            account += money;
        }
         用同步代码块实现
        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();
    }

 三、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

 只给出要修改的代码，其余代码与上同
    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;
        }
    ｝

注：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。 用final域，有锁保护的域和volatile域可以避免非同步的问题。

 四、使用重入锁实现线程同步

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方法和块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() : 释放锁注：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

  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

五、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

只改Bank类，其余代码与上同 
public class Bank{ 
  使用ThreadLocal类管理共享变量account 
    private static ThreadLocal account = new ThreadLocal(){ 
        @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

 

Java多线程中的死锁

死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。这是一个严重的问题，因为死锁会让你的程序挂起无法完成任务，死锁的发生必须满足以下四个条件：

• - 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
• - 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
• - 不剥夺条件：进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
• - 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

避免死锁最简单的方法就是阻止循环等待条件，将系统中所有的资源设置标志位、排序，规定所有的进程申请资源必须以一定的顺序（升序或降序）做操作来避免死锁。

 Java多线程中调用wait() 和 sleep()方法有什么不同？

Java程序中wait 和 sleep都会造成某种形式的暂停，它们可以满足不同的需要。wait()方法用于线程间通信，如果等待条件为真且其它线程被唤醒时它会释放锁，而sleep()方法仅仅释放CPU资源或者让当前线程停止执行一段时间，但不会释放锁。需要注意的是，sleep（）并不会让线程终止，一旦从休眠中唤醒线程，线程的状态将会被改变为Runnable，并且根据线程调度，它将得到执行。

线程之间是如何通信的？

当线程间是可以共享资源时，线程间通信是协调它们的重要的手段。Object类中wait()\notify()\notifyAll()方法可以用于线程间通信

wait()--------该方法用来将当前线程置入休眠状态，直到接到通知或被中断为止。在调用 wait()之前，线程必须要获得该对象的对象级别锁，即只能在同步方法或同步块中调用 wait()方法。进入 wait()方法后，当前线程释放锁。

notify()--------该方法也要在同步方法或同步块中调用，即在调用前，线程也必须要获得该对象的对象级别锁。 
该方法用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其他线程。如果有多个线程等待，则线程规划器任意挑选出其中一个 wait()状态的线程来发出通知，并使它等待获取该对象的对象锁（notify 后，当前线程不会马上释放该对象锁，wait 所在的线程并不能马上获取该对象锁，要等到程序退出 synchronized 代码块后，当前线程才会释放锁，wait所在的线程也才可以获取该对象锁），但不惊动其他同样在等待被该对象notify的线程们

notifyAll()-----------使所有原来在该对象上 wait 的线程统统退出 wait 的状态，即全部被唤醒，一旦该对象锁被释放（notifyAll 线程退出调用了 notifyAll 的 synchronized 代码块的时候），他们就会去竞争。如果其中一个线程获得了该对象锁，它就会继续往下执行，在它退出 synchronized 代码块，释放锁后，其他的已经被唤醒的线程将会继续竞争获取该锁，一直进行下去，直到所有被唤醒的线程都执行完毕。
 

如何确保线程安全？

线程同步是最简单和常用的方法来确保线程安全

• 通过使用java.util.concurrent.atomic包中的原子类，可以确保操作的原子性
• 通过使用java.util.concurrent.locks包中的锁可以确保线程安全
• 使用线程安全的并发集合，比如ConcurrentHashMap来确保线程安全
• 通过volatile关键字来确保每次的变量使用都从内存中访问数据，而非访问线程缓存
• 多线程并发情况下，线程共享的变量改为方法局部级变量