笔记-Java线程概述

Java Concurrency in Practice中对线程安全的定义：当多个线程访问一个类时，如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替运行，并且不需要额外的同步及在调用方代码不必做其他的协调，这个类的行为仍然是正确的，那么这个类就是线程安全的。

显然只有资源竞争时才会导致线程不安全，因此无状态对象永远是线程安全的 。

过多的同步会产生死锁的问题，死锁属于程序运行的时候发生的一种特殊的状态。

原子操作： 多个线程执行一个操作时，其中任何一个线程要么完全执行完此操作，要么没有执行此操作的任何步骤 ，那么这个操作就是原子的。

原子操作：根据Java规范，对于基本类型的赋值或者返回值操作，是原子操作。但这里的基本数据类型不包括long和double,因为JVM看到的基本存储单位是32位，而long和double都要用64位来表示。所以无法在一个时钟周期内完成。

(自增操作[++]不是原子操作，因为它涉及到一次读和一次写。)

线程的生命周期

新建（new Thread）线程进入新建状态（未被启动）

就绪（runnable）此时线程正在就绪队列中排队等候得到CPU资源。

运行（running）此时除非此线程自动放弃CPU资源或者有优先级更高的线程进入，线程将一直运行到结束。

堵塞（blocked）一个睡眠着的线程在指定的时间过去可进入就绪状态。正在等待：调用wait()方法。（调用motify()方法回到就绪状态）

死亡（dead）这时线程不可能再进入就绪状态等待执行。

避免死锁通用的经验法则：

当几个线程都要访问共享资源A、B、C时，保证每个线程都按照同样的顺序去访问他们。

多线程的优点

线程中的处理程序依然是顺序执行，符合普通人的思维习惯，所以编程简单。

多线程的缺点

线程的使用（滥用）会给系统带来上下文切换的额外负担（电脑程序开很多配置如果不好，电脑会很卡）。并且线程间的共享变量可能造成死锁的出现。（死锁以上说过）

volatile相当于synchronized的弱实现，也就是说volatile实现了类似synchronized的语义，却又没有锁机制。它确保对volatile字段的更新以可预见的方式告知其他的线程。

volatile语义：

（1）Java 存储模型不会对valatile指令的操作进行重排序：这个保证对volatile变量的操作时按照指令的出现顺序执行的。

（2）volatile变量不会被缓存在寄存器中（只有拥有线程可见）或者其他对CPU不可见的地方，每次总是从主存中读取volatile变量的结果。也就是说对于volatile变量的修改，其它线程总是可见的，并且不是使用自己线程栈内部的变量。也就是在happens-before法则中，对一个 valatile变量的写操作后，其后的任何读操作理解可见此写操作的结果。

尽管volatile变量的特性不错，但是volatile并不能保证线程安全的，也就是说volatile字段的操作不是原子性的，volatile变量只能保证可见性（一个线程修改后其它线程能够理解看到此变化后的结果），要想保证原子性，目前为止只能加锁！

应用volatile变量的三个原则：

（1）写入变量不依赖此变量的值，或者只有一个线程修改此变量

（2）变量的状态不需要与其它变量共同参与不变约束

（3）访问变量不需要加锁

独占锁是一种悲观锁，synchronized就是一种独占锁，会导致其它所有需要锁的线程挂起，等待持有锁的线程释放锁。而另一个更加有效的锁就是乐观锁。所谓乐观锁就是，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。

乐观锁用到的机制就是CAS，Compare and Swap。

Java通过Executors提供了四种线程池

1、Executors. newCachedThreadPool()创建一个 可缓存的线程池，如果线程池长度超过处理需要， 可灵活回收空闲线程，如无回收，则新建线程

2、Executors. newFixedThreadPool(num)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

3、Executors. newScheduledThreadPool(num)创建一个 定长线程池， 支持定时及周期性任务执行

4、Executors. newSingleThreadExecutor()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执行