多线程进阶篇

目录

线程池

创建线程池的目的

线程池的概念

JDK中线程池的使用

线程池的核心父类接口：ExecutorService接口

​编辑 Executors=>线程池的工具类

固定大小的线程池

数量动态变化的缓存池

单线程池

定时线程池

 线程池的接口和类

 ThreadPoolExector子类的核心构造方法参数

 线程池工作流程

 常见锁的策略

1.乐观锁和悲观锁

乐观锁

 悲观锁：

2.读写锁

读写锁的适用条件

读写锁的特性

3.重量级锁和非重量级锁

重量级锁

轻量级锁

4.公平锁和非公平锁

公平锁

非公平锁

synchronized锁的升级策略

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线程池

创建线程池的目的

线程池创建的目的在于：如果我们直接采用像之前的Thread构造方法创建线程，其实在每次创建和销毁线程时都有一定的开支，当线程太多时这个开支还是挺明显的。

“池”：目的就是让某些对象被多次重复利用，减少频繁创建和销毁对象带来的开支问题

所以说，线程池最大的好处就是可以减少每次启动和销毁线程的损耗(提高时间和空间利用率)

线程池的概念

线程池内部创建了若干个线程，这些线程都是Runnable的状态，只需要从系统中取出任务(run)，就可以立即开始执行。

我们将线程池比作一个餐厅：

餐厅中的固定员工：线程池中的线程

后面招聘的临时员工：当线程池中的线程不够用时，可产生临时员工。

JDK中线程池的使用

线程池的核心父类接口：ExecutorService接口

执行任务方法：excute

提交任务方法：submit

提交一个任务到线程池(线程的run或者call方法)，池中会派遣空闲线程执行任务 

 终止线程方法：shutdown

立即终止所有线程：shutdownNow();  无论线程是否在空闲状态

停止在空闲态的线程，运行线程在结束后停止：shutdown()；

 
Executors=>线程池的工具类

这个类可以创建JDK内置的四大线程池

加s的基本都是工具类 比如Arrays(数组工具类，copyOf，sort等等)

固定大小的线程池

        //固定大小的线程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);

采用.submit()方法执行任务

pool.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 3; i++) {
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"绕"+i+"圈");
                }
            }
        });

工具类源码：

数量动态变化的缓存池

        //数量动态变化的缓存池
        ExecutorService pool1 = Executors.newCachedThreadPool();

工具类源码：

橘色的参数基本是用不到的，因为最大线程数有四十多亿

单线程池

ps:单线程池的意义在于，省去创建线程和销毁线程的时间，来一个任务执行一个任务，还未执行的任务在工作队列排队执行。

        //只包含一个线程的单线程池
        ExecutorService pool2 = Executors.newSingleThreadExecutor();

工具类源码：

定时线程池

ps:使用的是定时器线程接口，线程池核心接口的子接口

        //定时器线程池
        ScheduledExecutorService pool3 = Executors.newScheduledThreadPool(10);

采用.schedule接收任务，可规定延迟多久执行任务

pool3.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 3; i++) {
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"绕"+i+"圈");
                }
            }
        },3, TimeUnit.SECONDS);

工具类源码：

 线程池的接口和类

ExecutorService：线程池的核心接口，提供excute方法，submit方法，shutdown方法

ScheduledExecutorService：定时器接口，线程池核心接口的子接口，追加.schedule方法，可以延迟启动任务

ThreadPoolExector类：实现核心接口的子类，也是线程池接口的最常用实现子类

Executors：线程池的工具类，提供了ThreadPoolExector的对象，内置创建好的四大线程池。

 ThreadPoolExector子类的核心构造方法参数

一图流

 线程池工作流程

此工作流程基于submit提交一个新任务时线程池内部的执行流程

首先判断核心池是否已经拉满，没拉满我们可以再创建一个固定线程(正式工)执行此任务

若已经拉满，我们就去判断工作队列是否已满，没有满的话，我们就在队列中排队等待，

否则，进行线程池的最大数量判断，如果没满的话就创建一个空闲线程来执行此任务，

否则，若线程池已经达到了最大数量，说明此时线程池已经达到最大负荷了，我们就需要执行拒绝策略了

开始执行

 若已经达到核心池最大数量

 若队列已经满了

 当线程数量达到上线，执行拒绝策略

 常见锁的策略

1.乐观锁和悲观锁

synchronized最开始就是乐观锁，当竞争激烈就变成悲观锁。

乐观锁

每次读写数据都认为不会发生冲突，不会阻塞，一般来说只有在数据更新时才会检查是否发生冲突，若没有冲突直接更新，有冲突再去解决冲突。

当线程冲突不严重时，可以采用乐观锁策略来避免多次的加锁解锁操作

eg：

乐观锁一般通过版本号机制来实现

 比如这两个线程，如果线程1先结束并将主内存的版本从version1变成version2时，线程2写回主内存检测到主内存的版本和自己的工作内存版本对不上，就会直接报错，不写回。

 当下次再进行线程操作时，就会读取新的版本号，这个时候重新进行操作，尝试写回。

 悲观锁：

每次进行读写数据都会冲突，都需要尝试加锁操作，保证同一时间只有一个线程在读写数据。

当线程冲突严重时，就需要加锁，来避免线程频繁访问共享数据失败带来的CPU空转问题

2.读写锁

读写锁的适用条件

特别适用于线程基本都在读数据，很少有些数据的情况。

多数据在访问数据时，并发读数据不会冲突，只有在写数据时才有可能发生冲突，所有就有了读写锁的概念，JDK内置的读写锁是ReentrantReadWriteLock，用这个可实现读写操作。

读写锁的特性

1.多个线程并发读数据时，都可以访问到读锁，并发执行不互斥。

2.多个线程写数据时，两个线程互斥，只有一个能访问到写锁，其他线程阻塞。

3.一个线程读，另一个线程写，也会互斥，当写的过程结束读线程才能继续执行。

3.重量级锁和非重量级锁

重量级锁

需要操作系统和硬件支持，线程获取重量级锁失败进入阻塞状态(os,用户态切换到内核态，开销非常大)

eg：

比如去银行办理业务

用户态：在窗口外自己处理的业务

内核态：窗口内部，需要工作人员协助

这样来回切换是非常耗时的

轻量级锁

尽量在用户态执行操作，线程不阻塞，不会进行状态切换。

轻量级锁的常用实现是采用自旋锁：

之前的方式是，获取锁失败就进入Blocked状态，线程阻塞等待锁释放，然后由CPU唤醒(这个时间一般都比较长，由用户态切换到内核态)。

自旋锁：

就是一个循环的概念

while(获取lock==false)就进行死循环，但不会让出CPU，线程也不会阻塞，不会切换状态，线程就在CPU上空跑，直到锁被释放，就可以很快速地获取到锁。

4.公平锁和非公平锁

公平锁

获取锁失败的线程进入等待队列，当锁被释放，在队列中等待时间最长的线程首先获取到锁。

非公平锁

阻塞队列的各个线程获取到锁的几率相等，不分先后。

synchronized锁的升级策略

偏向锁 ->轻量级锁 ->重量级锁