java核心技術(shù)總結(jié)八--多線程

1、多線程程序在較低的層次上擴(kuò)展了多任務(wù)的概念： 一個程序同時執(zhí)行多個任務(wù)。通常，每一個任務(wù)稱為一個線程，它是線程控制的簡稱。可以同時運(yùn)行一個以上線程的程序稱為多線程程序。

2、每個進(jìn)程擁有自己的一整套變量，而線程則共享數(shù)據(jù)。共享變量使線程之間的通信比進(jìn)程之間的通信更有效，更容易。

3、sleep方法是Thread類的靜態(tài)方法，用于暫停當(dāng)前線程的活動，調(diào)用Thread.sleep()方法不會創(chuàng)建一個新線程。

4、并行運(yùn)行多個任務(wù)的操作：

1）、將任務(wù)代碼移到實現(xiàn)了Runnable接口的類的run方法中

2）、創(chuàng)建一個類對象

3）、由Runnable創(chuàng)建一個Thread對象

4）、啟動線程

5、interrupt 、interrupted 和isInterrunpted的區(qū)別：

interrupt方法是向線程發(fā)送中斷請求，線程的中斷狀態(tài)將被設(shè)置為true;

interrupted方法是一個靜態(tài)方法，它檢測當(dāng)前的線程是否被中斷，而且調(diào)用interrupted方法會清除該線程的中斷狀態(tài).它將當(dāng)前線程的中斷狀態(tài)重置為false；

isInterrupted方法是一個實例方法，可以用來檢驗是否有線程被中斷，調(diào)用這個方法不會改變中斷狀態(tài)

6、線程狀態(tài)：

new（新生）? 用new thread（）創(chuàng)建一個新線程

runnable（可運(yùn)行） 一旦調(diào)用start()方法，線程就處于runnable狀態(tài)

blocked（被阻塞）

waiting（等待）

Timed waiting（計時等待）

當(dāng)線程處于被阻塞或者等待狀態(tài)時，它暫時不活動，它不運(yùn)行任何代碼且消耗最少的資源，直到線程調(diào)度器重新激活它。

當(dāng)一個線程試圖獲取一個內(nèi)部的對象鎖，而該鎖被其他線程持有，則該線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)；

當(dāng)線程等待另一個線程通知調(diào)度器一個條件時，它自己進(jìn)入等待狀態(tài)。

有幾個方法有一個超時參數(shù)，調(diào)用它們導(dǎo)致線程進(jìn)入計時等待狀態(tài)。這一狀態(tài)將一直保持直到超時期滿或者接受到適當(dāng)?shù)耐ㄖ?。帶有超時參數(shù)的方法有：Thread.sleep,Object.wait,Thread.join,Lock.tryLock,Condition.await

Terminated（被終止）

線程被終止的原因:

1）、因為run方法正常退出而自然死亡

2）、因為一個沒有捕獲的異常終止了run方法而意外死亡

7、線程屬性：

1）、線程優(yōu)先級：優(yōu)先級順序是從1到10；

2）、守護(hù)線程： 其唯一的好處是為其他線程提供服務(wù)；

3）、線程組：

線程組類實現(xiàn)Thread.UncaughtExceptionHandler接口。它的uncaughtException方法做如下操作：

（1）、如果該線程組有父線程，則父線程組的uncaughtException方法被調(diào)用；

（2）、否則，如果Thread.getDefaultExceptionHandler方法返回一個非空的處理器，則調(diào)用該處理器；

（3）、否則，如果Throwable是ThreadDeath的一個實例，什么都不做；

（4）、否則，線程的名字以及Throwable的棧蹤跡被輸出到System.err上；

4）、處理未捕獲異常的處理器

8、同步

8.1、鎖對象：ReentrantLock類對象。

每一個對象有自己的ReentrantLock對象，如果兩個線程試圖訪問同一個對象，那么鎖以串行的方式提供服務(wù)。

鎖是可重入的，因為線程可以重復(fù)的獲得已經(jīng)持有的鎖。鎖保持一個持有技術(shù)來跟蹤 對lock方法的嵌套調(diào)用。線程在每一個調(diào)用lock都要調(diào)用unlock來釋放鎖。

8.2、條件對象：通常線程進(jìn)入臨界區(qū)，卻發(fā)現(xiàn)在某一條件滿足之后它才能執(zhí)行，要使用一個條件對象來管理那些已經(jīng)獲得了一個鎖但是卻不能做有用工作的線程。條件對象經(jīng)常被稱為條件變量。

一個鎖對象可以有一個或多個相關(guān)的條件對象，可以用newCondition方法獲得一個條件對象。當(dāng)方法的條件不能滿足時，當(dāng)前線程被阻塞，并放棄了鎖。等待獲得鎖的線程和調(diào)用await方法的線程存在本質(zhì)上的區(qū)別。一旦一個線程調(diào)用await方法，它進(jìn)入該條件的等待集。當(dāng)鎖可用時，該線程不能馬上解除阻塞。相反，它處于阻塞狀態(tài)，直到另一個線程調(diào)用同一個條件上的signalAll方法時為止。

當(dāng)一個線程調(diào)用await時，它沒有辦法重新激活自身。在對象的狀態(tài)有利于等待線程的方向改變時調(diào)用signalAll。signalAll不會立即激活一個等待線程，它僅僅解除等待線程的阻塞。

當(dāng)一個線程擁有某個條件的鎖時，它僅僅可以在該條件上調(diào)用await，signalAll 或signal方法。

9、鎖和條件的關(guān)鍵之處：

1）、鎖用來保護(hù)代碼片段，任何時刻只能有一個線程執(zhí)行被保護(hù)的代碼

2）、鎖可以管理試圖進(jìn)入被保護(hù)代碼段的線程

3）、鎖可以擁有一個或多個相關(guān)的條件對象

4）、每個條件對象管理那些已經(jīng)進(jìn)入被保護(hù)的代碼段但還不能運(yùn)行的線程。

10、synchronized關(guān)鍵字

如果一個方法用synchronized關(guān)鍵字聲明，那么對象的鎖將保護(hù)整個方法。這個鎖也被稱為內(nèi)部對象鎖，它只有一個相關(guān)條件。wait方法添加一個線程到等待集中，notify/notifyAll方法解除等待線程的阻塞狀態(tài)。

wait、notifyAll以及notify方法是Object類的final方法，它和Condition類的方法await、signalAll和signal功能類似。

內(nèi)部鎖和條件存在一些局限性：

1）、不能中斷一個正在試圖獲得鎖的線程；

2）、試圖獲得鎖時不能設(shè)定超時；

3）、每個鎖僅有單一的條件，可能是不夠的。

11、使用synchronized和 lock/condition的建議：

1、最好既不用用lock/condition也不要使用synchronized關(guān)鍵字。在許多情況下可以使用java.util.concurrent包中的一種機(jī)制，它會處理所有的加鎖。

2、如果synchronized關(guān)鍵字適合你的程序，則盡量使用它，這樣可以減少編寫的代碼數(shù)量，減少出錯的幾率。

3、如果特別需要lock/condition結(jié)構(gòu)提供的獨(dú)有特性時，才使用lock/condition.

12、同步阻塞

同步阻塞是另外一種獲得鎖的方式。

有時程序員使用一個對象的鎖來實現(xiàn)額外的原子操作，實際上稱為客戶端鎖定?？蛻舳随i定是非常脆弱的，通常不推薦使用。

13、監(jiān)視器

1、監(jiān)視器具有的特性有：

監(jiān)視器是只包含私有域的類

每個監(jiān)視器類的對象有一個相關(guān)的鎖

使用該鎖對所有的方法進(jìn)行加鎖

該鎖可以有任意多個相關(guān)條件

2、java對象不同于監(jiān)視器的方面：

域不要求必須是private

方法不要求必須是synchronized

內(nèi)部鎖對客戶是可用的

14、同步格言：

如果向一個變量寫入值，而這個變量接下來可能會被另外一個線程讀取，或者，從一個變量讀取，而這個變量可能是之前被另一個線程寫入的，此時必須使用同步。

15、volatile

volatile關(guān)鍵字為實例域的同步訪問提供了一種免鎖機(jī)制，如果聲明一個域為volatile，則編譯器和虛擬機(jī)就知道該域是可能被另外一個線程并發(fā)更新的。

volatile變量不能提供原子性

16、域的并發(fā)訪問是安全的條件：

域是final，并且在構(gòu)造器調(diào)用完成之后被訪問

對域的訪問由公有的鎖進(jìn)行保護(hù)

域是volatile的

17、鎖測試和超時

tryLock方法試圖申請一個鎖，在成功獲得鎖后返回true。否則返回false。tryLock允許程序打破死鎖。

18、讀寫鎖

使用讀/寫鎖的必要步驟：

構(gòu)造一個ReentrantReadWriteLock對象；

抽取讀鎖和寫鎖；

對所有的訪問者加讀鎖；

對所有的修改者加寫鎖；寫者線程必須是互斥訪問的。

19、stop和suspend方法被棄用的原因

stop方法天生就不安全，該方法會終止所有未結(jié)束的方法，包括run方法。當(dāng)線程被終止，立即釋放它鎖住的所有對象的鎖。

suspend不會破壞對象，但是很容易造成死鎖。但是如果用suspend掛起一個持有一個鎖的線程，則該鎖在恢復(fù)之前是不可用的。如果調(diào)用suspend方法的線程試圖獲得同一個鎖，則程序死鎖。被掛起的線程等著被恢復(fù)，而將其掛起的線程等待獲得鎖。

20、阻塞隊列

阻塞隊列的幾個變種：

LinkedBlockingQueue： 容量沒有上邊界，但是可以選擇指定最大容量。它是一個雙端的版本。

ArrayBlockingQueue：在構(gòu)造時需要指定容量，并且有一個可選的參數(shù)來指定是否需要公平性。

PriorityBlockingQueue: 它是一個帶優(yōu)先級的隊列，而不是先進(jìn)先出隊列。元素按照它們的優(yōu)先級順序被移出。該隊列的容量沒有上界。

DelayQueue

阻塞隊列的方法：

add???????? 添加一個元素。?????????????? ? ? ?? 如果隊列滿，則拋出異常

element? 返回隊列的頭元素。???????????????? 如果隊列空，拋出NoSuchElementException異常

offer? ? ? ? 添加一個元素并返回true。?????? 如果隊列滿，返回false

peek ? ? ? 返回隊列的頭元素。???????????????? 如果隊列空，則返回null

poll? ? ? ?? 移出并返回隊列的頭元素。??????? 如果隊列空，則返回null

put? ? ? ?? 添加一個元素。?????????????????????? 如果隊列滿，則阻塞

remove?? 移出并返回頭元素。??????????????? 如果隊列空，則拋出異常

take??????? 移出并返回頭元素。??????????????? 如果隊列空，則阻塞

poll和peek方法返回空來指示失敗，因此向這些隊列中插入null值是非法的。

21、線程安全的集合

java.util.concurrent包提供了映像、有序集和隊列的高效實現(xiàn)： ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、

ConcurrentLinkedQueue。這些集合使用復(fù)雜的算法，通過允許并發(fā)的訪問數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同的部分來使競爭極小化。集合返回弱一致性的迭代器。

并發(fā)的散列映像表，可高效的支持大量的讀者和一定數(shù)量的寫者。默認(rèn)情況下，假定可以有多達(dá)16個寫者線程同時執(zhí)行。

ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap類有相應(yīng)的方法用于原子性的關(guān)聯(lián)插入以及關(guān)聯(lián)刪除。putIfAbsent方法自動地添加新的關(guān)聯(lián)，前提是原來沒有這一關(guān)聯(lián)。

22、寫數(shù)據(jù)的拷貝

CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet是線程安全的集合，其中所有的修改線程對底層數(shù)組進(jìn)行復(fù)制。

23、舊的線程安全的集合

Vector和Hashtable類提供了線程安全的動態(tài)數(shù)組和散列表的實現(xiàn)。在java1.2中，這些類被棄用了，取而代之的是ArrayList和HashMap類。這些類不是線程安全的，而集合庫中提供了不同的機(jī)制。任何集合類通過使用同步包裝器變成線程安全的。

24、執(zhí)行器

使用線程池的理由：

1、構(gòu)建一個新的線程是有一定代價的，因為涉及與操作系統(tǒng)的交互。如果程序中創(chuàng)建了大量的生命期很短的線程，應(yīng)該使用線程池。一個線程池中包含許多準(zhǔn)備運(yùn)行的空閑線程。當(dāng)Runnable對象交給線程池，就會有一個線程調(diào)用run方法。當(dāng)run方法退出時，線程不會死亡，而是在池中準(zhǔn)備為下一個請求提供服務(wù)。

2、減少并發(fā)線程的數(shù)目

25、執(zhí)行者工廠方法

方法???????????????????????????????????? ? ? ? ? 描述

newCachedThreadPool?????? 必要時創(chuàng)建新線程，空閑線程會被保留60秒

newFixedThreadPool?? 該池包含固定數(shù)量的線程，空閑線程會一直被保留

newSingleThreadExecutor? 只有一個線程的"池"，該線程順序執(zhí)行每一個提交的任務(wù)

newScheduledThreadPool?? 用于預(yù)定執(zhí)行而構(gòu)建的固定線程池，替代java.util.Timer

newSingleThreadScheduledExecutor?? 用于預(yù)定執(zhí)行而構(gòu)建的單線程"池"

26、在使用線程池時應(yīng)該做的事情：

1）、調(diào)用Executors類中靜態(tài)的方法newCachedThreadPool或newFixedThreadPool

2）、調(diào)用submit提交Runnable或callable對象

3）、如果想要取消一個任務(wù)，或如果提交Callable對象，那就要保存好返回的Future對象

4）、當(dāng)不再提交任何任務(wù)時，調(diào)用shutdown。

27、同步器

1)、fly信號量

2）、倒計時門栓

3）、障柵

4）、交換器。當(dāng)兩個線程在同一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的兩個實例上工作的時候，就可以使用交換器。典型的情況是：一個線程向緩沖區(qū)填入數(shù)據(jù)，另一個線程消耗這些數(shù)據(jù)。當(dāng)它們都完成以后，相互交換緩沖區(qū)。

5）、同步隊列。它是一種將生產(chǎn)者與消費(fèi)者線程配對的機(jī)制。當(dāng)一個線程調(diào)用SynchronousQueue的put方法時，它會阻塞直到另一個線程調(diào)用take方法為止。