Java并发学习（二）

一、start和run的区别

• start方法是创建一个新的子线程并启动（调用run方法）
• run方法只是Thread的一个普通方法的调用

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二、线程的状态

1. 新建(New): 创建后尚未启动的线程的状态

2. 运行(Runnable):包含Running和Ready

3. 无限期等待(Waiting): 不会被分配CPU执行时间，需要被唤醒

• 没有设置Timeout参数的Object.wait()方法
• 没有设置Timeout参数的Thread.join()方法
• LockSupport.part()

4. 限期等待(timed waiting)：在一定时间后会由系统自动唤醒

• Thread.sleep()
• 没有设置Timeout参数的Object.wait() 方法
• 没有设置Timeout参数的Thread.join() 方法
• LockSupport.parkNanos() 方法
• LockSupport.parkUntil() 方法

5. 阻塞(Blocked): 等待获取排他锁

• 就是在竞争锁的时候，被阻塞了（例如因Lock 或者synchronize 关键字产生的状态）

6. 终止（terminate）：终止状态

三、wait/notify/notifyAll

这几个方法光知道是个啥，但理解的还不够深入，这里做一下总结。

1. wait/notify/notifyAll

在聊上面这个常见的方法之前，有必要先知道什么是管程。

当我们对临界区进行实现的时候，往往都是通过PV操作来实现的，但让程序员手动去做PV操作，很容易发生死锁。 所以为了方便编程，减少死锁出现的可能，我们希望能有一种数据结构或是软件模块来专门为我们提供对“临界区”的实现，这就是管程了～（但单单就说管程就是对临界区的实现是不准确的，继续往下看）

但仅仅是实现临界区还是不够的，比如，当线程A获取到锁了之后，进入了临界区，这个时候因为一些外部条件X, 而导致无法进行下去，这个时候就需要等待这个外部条件X的发生… 而假设这个外部条件X的发生是需要另一个线程B进入到当前的这个“临界区”中才能触发，而因为线程A已经处于临界区中了，所以线程B需要等待线程A退出临界区才能继续执行。。 于是。。就变成了线程A在等线程B，线程B在等线程A，死锁出现了。。

因此，解决临界区中的线程同步问题，也是管程需要实现的。

一个解决方案就是，在临界区中的线程A一旦发现自己想要的外部条件没有发生，而不能够继续进行下去了的时候，就主动释放掉当前获取的这个临界区的锁，然后让其他线程进入到这个临界区来触发这个“外部条件X”的发生。。 等到这个外部条件X发生了之后，再通知线程A（之前因这个条件而释放掉锁的那个线程）重新去竞争锁，继续执行临界区…

这个方法流程是不是很熟悉？ 没错，这不就是wait和notify嘛。。

因此，管程的实现主要就是：

• 临界区的实现
• monitor 对象及锁的实现
• 条件变量以及定义在 monitor 对象上的 wait，signal 操作的实现

然后就可以了解下Java对管程的实现了。

a. 对临界区的实现

Synchronized的同步块, ReentrantLock在lock和unlock期间的那段代码… 都是对临界区的实现…

在Java中，每个对象都有两个池，锁(monitor)池和等待池

锁池：假设线程A已经拥有了某个对象(注意:不是类)的锁，而其它的线程想要调用这个对象的某个synchronized方法(或者synchronized块)，由于这些线程在进入对象的synchronized方法之前必须先获得该对象的锁的拥有权，但是该对象的锁目前正被线程A拥有，所以这些线程就进入了该对象的锁池中。

等待池：假设一个线程A调用了某个对象的wait()方法，线程A就会释放该对象的锁(因为wait()方法必须出现在synchronized中，这样自然在执行wait()方法之前线程A就已经拥有了该对象的锁)，同时线程A就进入到了该对象的等待池中。如果另外的一个线程调用了相同对象的notifyAll()方法，那么处于该对象的等待池中的线程就会全部进入该对象的锁池中，准备争夺锁的拥有权。如果另外的一个线程调用了相同对象的notify()方法，那么仅仅有一个处于该对象的等待池中的线程(随机)会进入该对象的锁池.

b. 条件变量以及定义在 monitor 对象上的 wait，signal 操作的实现

对于Synchronized，只实现了wait和signal操作…
如果想使用更细粒度的条件变量，来控制临界区内线程的同步，那么可以使用ReentrantLock来做…

ReentrantLock提供了Condition变量，作为条件变量，对应的方法是 condition.await() 和 condition.signal()

锁池和等待池

在Java中，每个对象都有两个池，锁(monitor)池和等待池

锁池: 假设线程A已经拥有了某个对象(注意:不是类)的锁，而其它的线程想要调用这个对象的某个synchronized方法(或者synchronized块)，由于这些线程在进入对象的synchronized方法之前必须先获得该对象的锁的拥有权，但是该对象的锁目前正被线程A拥有，所以这些线程就进入了该对象的锁池中。

等待池: 假设一个线程A调用了某个对象的wait()方法，线程A就会释放该对象的锁(因为wait()方法必须出现在synchronized中，这样自然在执行wait()方法之前线程A就已经拥有了该对象的锁)，同时线程A就进入到了该对象的等待池中。如果另外的一个线程调用了相同对象的notifyAll()方法，那么处于该对象的等待池中的线程就会全部进入该对象的锁池中，准备争夺锁的拥有权。如果另外的一个线程调用了相同对象的notify()方法，那么仅仅有一个处于该对象的等待池中的线程(随机)会进入该对象的锁池。

wait原理：

如果线程调用了对象的 wait()方法，那么线程便会处于该对象的等待池中，等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。
当有线程调用了对象的 notifyAll()方法（唤醒所有 wait 线程）或 notify()方法（只随机唤醒一个 wait 线程），被唤醒的的线程便会进入该对象的锁池中，锁池中的线程会去竞争该对象锁。
优先级高的线程竞争到对象锁的概率大，假若某线程没有竞争到该对象锁，它还会留在锁池中，唯有线程再次调用 wait()方法，它才会重新回到等待池中。而竞争到对象锁的线程则继续往下执行，直到执行完了 synchronized 代码块，它会释放掉该对象锁，这时锁池中的线程会继续竞争该对象锁。

必读：
sleep()和wait()方法与对象锁、锁池、等待池

Thread.yield()和Thread.sleep(0)

推荐阅读

2. wait和park的区别

我们在编程的时候必须能保证wait方法比notify方法先执行。如果notify方法比wait方法晚执行的话，就会导致因wait方法进入休眠的线程接收不到唤醒通知的问题。

而park、unpark则不会有这个问题，我们可以先调用unpark方法释放一个许可证，这样后面线程调用park方法时，发现已经许可证了，就可以直接获取许可证而不用进入休眠状态了。

LockSupport.park() 的实现原理是通过二元信号量做的阻塞，要注意的是，这个信号量最多只能加到1。我们也可以理解成获取释放许可证的场景。unpark()方法会释放一个许可证，park()方法则是获取许可证，如果当前没有许可证，则进入休眠状态，知道许可证被释放了才被唤醒。无论执行多少次unpark()方法，也最多只会有一个许可证。

另外，和wait方法不同，执行park进入休眠后并不会释放持有的锁。
并且，调用wait方法需要已经获取到锁，而park则不需要

四、wait的局限，以及Condition的出场

使用wait的一个前提就是在sync的同步块里，而这又导致了在同步块里的条件变量只有一个，尽管可以通过共享变量的方式来实现“需要多个条件变量的场合”，但这样不仅实现的复杂度高，而且也不是很高效。因此，为了让在同步块中使用更多样的条件变量（即对某一资源或者某一个事件的等待），ReentrantLock就提供了Condition这一个神器，一个Lock可以new出多个Condition，即多个等待队列。

所以，await/signal, 可以看成强化版的 wait/notify

参考链接