《Java并发编程实战》课程笔记（七）

Java 线程

Java 线程的生命周期

通用的线程生命周期

• 通用的线程生命周期基本上可以用下图这个“五态模型”来描述。
• 这五态分别是：初始状态、可运行状态、运行状态、休眠状态和终止状态。
  

Java 中线程的生命周期

• Java 语言中线程共有六种状态，分别是：
  • NEW（初始化状态）
  • RUNNABLE（可运行 / 运行状态）
  • BLOCKED（阻塞状态）
  • WAITING（无时限等待）
  • TIMED_WAITING（有时限等待）
  • TERMINATED（终止状态）
    
• RUNNABLE 与 BLOCKED 的状态转换
  • 只有一种场景会触发这种转换，就是线程等待 synchronized 的隐式锁。
• RUNNABLE 与 WAITING 的状态转换
  • 第⼀种场景，获得 synchronized 隐式锁的线程，调用无参数的 Object.wait() 方法。
  • 第二种场景，调用无参数的 Thread.join() 方法。其中的 join() 是⼀种线程同步方法。
  • 第三种场景，调用 LockSupport.park() 方法。
• RUNNABLE 与 TIMED_WAITING 的状态转换
  • 调用带超时参数的 Thread.sleep(long millis) 方法；
  • 获得 synchronized 隐式锁的线程，调用带超时参数的 Object.wait(long timeout) 方法；
  • 调用带超时参数的 Thread.join(long millis) 方法；
  • 调用带超时参数的 LockSupport.parkNanos(Object blocker, long deadline) 方法；
  • 调用带超时参数的 LockSupport.parkUntil(long deadline) 方法。
• 从 NEW 到 RUNNABLE 状态
  • 从 NEW 状态转换到 RUNNABLE 状态很简单，只要调用线程对象的 start() 方法就可以了。
• 从 RUNNABLE 到 TERMINATED 状态
  • 线程执行完 run() 方法后，会自动转换到 TERMINATED 状态，当然如果执行 run() 方法的时候异常抛出，也会导致线程终止。
  • interrupt() 方法仅仅是通知线程，线程有机会执行一些后续操作，同时也可以无视这个通知。被 interrupt 的线程，是怎么收到通知的呢？一种是异常，另一种是主动检测。

创建多少线程才是合适的？

多线程的应用场景

• 所谓提升性能，从度量的角度，主要是降低延迟，提高吞吐量。
• 在并发编程领域，提升性能本质上就是提升硬件的利用率，再具体点来说，就是提升 I/O 的利用率和 CPU 的利用率。
• 如果 CPU 和 I/O 设备的利用率都很低，那么可以尝试通过增加线程来提高吞吐量。
• 创建多少线程合适，要看多线程具体的应用场景。
  • 对于 CPU 密集型的计算场景，理论上“线程的数量 = CPU 核数”就是最合适的。
  • 线程的数量一般会设置为“CPU 核数 + 1”。
  • 对于 I/O 密集型的计算场景，最佳线程数 = CPU 核数 * [ 1 +（I/O 耗时 / CPU 耗时）]

为什么局部变量是线程安全的？

局部变量存哪里？

• 局部变量的作用域是方法内部，也就是说当方法执行完，局部变量就没用了，局部变量应该和方法同生共死。调用栈的栈帧就是和方法同生共死的，所以局部变量放到调用栈里那儿是相当的合理。

线程封闭

• 方法里的局部变量，因为不会和其他线程共享，所以没有并发问题，这个思路很好，已经成为解决并发问题的⼀个重要技术，同时还有个响当当的名字叫做线程封闭，即仅在单线程内访问数据。
• 由于不存在共享，所以即便不同步也不会有并发问题，性能杠杠的。