摘要：本文對(duì)多線程基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行梳理，主要包括多線程的基本使用，對(duì)象及變量的并發(fā)訪問，線程間通信，的使用，定時(shí)器，單例模式，以及線程狀態(tài)與線程組。源碼采用構(gòu)建，多線程這部分源碼位于模塊中。通知可能等待該對(duì)象的對(duì)象鎖的其他線程。

本文對(duì)多線程基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行梳理，主要包括多線程的基本使用，對(duì)象及變量的并發(fā)訪問，線程間通信，lock的使用，定時(shí)器，單例模式，以及線程狀態(tài)與線程組。

花了一周時(shí)間閱讀《java多線程編程核心技術(shù)》(高洪巖 著)，本文算是此書的整理歸納，書中幾乎所有示例，我都親手敲了一遍，并上傳到了我的github上，有興趣的朋友可以到我的github下載。源碼采用maven構(gòu)建，多線程這部分源碼位于java-multithread模塊中。

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基礎(chǔ)知識(shí)

創(chuàng)建線程的兩種方式：1.繼承Thread類，2.實(shí)現(xiàn)Runnable接口。具體兩者的聯(lián)系可以參考我之前的博文《java基礎(chǔ)鞏固筆記(5)-多線程之傳統(tǒng)多線程》

一些基本API：isAlive(),sleep(),getId(),yield()等。

isAlive()測(cè)試線程是否處于活動(dòng)狀態(tài)

sleep()讓“正在執(zhí)行的線程”休眠

getId()取得線程唯一標(biāo)識(shí)

yield()放棄當(dāng)前的CPU資源

棄用的API:stop(),suspend(),resume()等，已經(jīng)棄用了，因?yàn)榭赡墚a(chǎn)生數(shù)據(jù)不同步等問題。

停止線程的幾種方式：

使用退出標(biāo)識(shí)，使線程正常退出，即run方法完成。

使用interrupt方法中斷線程

線程的優(yōu)先級(jí):繼承性，規(guī)則性，隨機(jī)性

線程的優(yōu)先級(jí)具有繼承性. 如,線程A啟動(dòng)線程B，則B和A優(yōu)先級(jí)一樣

線程的優(yōu)先級(jí)具有規(guī)則性. CPU盡量傾向于把資源優(yōu)先級(jí)高的線程

線程的優(yōu)先級(jí)具有隨機(jī)性. 優(yōu)先級(jí)不等同于執(zhí)行順序，二者關(guān)系不確定

java中的兩種線程：用戶線程和守護(hù)(Daemon)線程。

守護(hù)線程：進(jìn)程中不存在非守護(hù)線程時(shí)，守護(hù)線程自動(dòng)銷毀。典型例子如：垃圾回收線程。

比較和辨析

某個(gè)線程與當(dāng)前線程：當(dāng)前線程則是指正在運(yùn)行的那個(gè)線程，可由currentThread()方法返回值確定。例如，直接在main方法里調(diào)用run方法，和調(diào)用線程的start方法，打印出的當(dāng)前線程結(jié)果是不同的。

interrupted()和isInterrupted()

interrupted()是類的靜態(tài)方法，測(cè)試當(dāng)前線程是否已經(jīng)是中斷狀態(tài)，執(zhí)行后具有將狀態(tài)標(biāo)志清除為false的功能。

isInterrupted()是類的實(shí)例方法，測(cè)試Thread對(duì)象是否已經(jīng)是中斷狀態(tài)，但不清楚狀態(tài)標(biāo)志。

sleep()和wait()區(qū)別：

sleep()是Thread類的static(靜態(tài))的方法；wait()方法是Object類里的方法

sleep()睡眠時(shí)，保持對(duì)象鎖，仍然占有該鎖；wait()睡眠時(shí)，釋放對(duì)象鎖

在sleep()休眠時(shí)間期滿后，該線程不一定會(huì)立即執(zhí)行，這是因?yàn)槠渌€程可能正在運(yùn)行而且沒有被調(diào)度為放棄執(zhí)行，除非此線程具有更高的優(yōu)先級(jí)；wait()使用notify或者notifyAlll或者指定睡眠時(shí)間來喚醒當(dāng)前等待池中的線程

wait()必須放在synchronized block中，否則會(huì)在runtime時(shí)扔出java.lang.IllegalMonitorStateException異常

synchronized關(guān)鍵字

調(diào)用用關(guān)鍵字synchronized聲明的方法是排隊(duì)運(yùn)行的。但假如線程A持有某對(duì)象的鎖，那線程B異步調(diào)用非synchronized類型的方法不受限制。

synchronized鎖重入:一個(gè)線程得到對(duì)象鎖后，再次請(qǐng)求此對(duì)象鎖時(shí)是可以得到該對(duì)象的鎖的。同時(shí)，子類可通過“可重入鎖”調(diào)用父類的同步方法。

同步不具有繼承性。

synchronized使用的“對(duì)象監(jiān)視器”是一個(gè)，即必須是同一個(gè)對(duì)象

synchronized同步方法和synchronized同步代碼塊。

對(duì)其他synchronized同步方法或代碼塊調(diào)用呈阻塞狀態(tài)。

同一時(shí)間只有一個(gè)線程可執(zhí)行synchronized方法/代碼塊中的代碼

synchronized(非this對(duì)象x)，將x對(duì)象作為“對(duì)象監(jiān)視器”

當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行synchronized(x){}同步代碼塊時(shí)呈同步效果

當(dāng)其他線程執(zhí)行x對(duì)象中synchronizd同步方法時(shí)呈同步效果

當(dāng)其他線程執(zhí)行x對(duì)象方法里的synchronized(this)代碼塊時(shí)呈同步效果

靜態(tài)同步synchronized方法與synchronized(class)代碼塊：對(duì)當(dāng)前對(duì)應(yīng)的class類進(jìn)行持鎖。

線程的私有堆棧圖

volatile關(guān)鍵字：主要作用是使變量在多個(gè)線程間可見。加volatile關(guān)鍵字可強(qiáng)制性從公共堆棧進(jìn)行取值,而不是從線程私有數(shù)據(jù)棧中取得變量的值

在方法中while循環(huán)中設(shè)置狀態(tài)位(不加volatile關(guān)鍵字)，在外面把狀態(tài)位置位并不可行，循環(huán)不會(huì)停止，比如JVM在-server模式。

原因：是私有堆棧中的值和公共堆棧中的值不同步

volatile增加了實(shí)例變量在多個(gè)線程間的可見性，但不支持原子性

原子類:一個(gè)原子類型就是一個(gè)原子操作可用的類型，可在沒有鎖的情況下做到線程安全。但原子類也不是完全安全，雖然原子操作是安全的，可方法間的調(diào)用卻不是原子的，需要用同步。

讀取公共內(nèi)存圖

辨析和零散補(bǔ)充

synchronized靜態(tài)方法與非靜態(tài)方法：synchronized關(guān)鍵字加static靜態(tài)方法上是給Class類上鎖，可以對(duì)類的所有實(shí)例對(duì)象起作用；synchronized關(guān)鍵字加到非static靜態(tài)方法上是給對(duì)象上鎖，對(duì)該對(duì)象起作用。這兩個(gè)鎖不是同一個(gè)鎖。

synchronized和volatile比較

1)關(guān)鍵字volatile是線程同步的輕量級(jí)實(shí)現(xiàn)，性能比synchronized好，且volatile只能修飾變量，synchronized可修飾方法和代碼塊。

2)多線程訪問volatile不會(huì)發(fā)生阻塞，synchronized會(huì)出現(xiàn)阻塞

3)volatile能保證數(shù)據(jù)可見性，不保證原子性;synchronized可以保證原子性，也可以間接保證可見性，因?yàn)?strong>synchronized會(huì)將私有內(nèi)存和公共內(nèi)存中的數(shù)據(jù)做同步。

4)volatile解決的是變量在多個(gè)線程間的可見性，synchronized解決的是多個(gè)線程訪問資源的同步性。

String常量池特性，故大多數(shù)情況下，synchronized代碼塊都不適用String作為鎖對(duì)象。

多線程死鎖。使用JDK自帶工具，jps命令+jstack命令監(jiān)測(cè)是否有死鎖。

內(nèi)置類與靜態(tài)內(nèi)置類。

鎖對(duì)象的的改變。

一個(gè)線程出現(xiàn)異常時(shí)，其所持有的鎖會(huì)自動(dòng)釋放。

變量在內(nèi)存中的工作過程圖

等待/通知機(jī)制：wait()和notify()/notifyAll()。wait使線程停止運(yùn)行，notify使停止的線程繼續(xù)運(yùn)行。

wait()：將當(dāng)前執(zhí)行代碼的線程進(jìn)行等待，置入"預(yù)執(zhí)行隊(duì)列"。

在調(diào)用wait()之前，線程必須獲得該對(duì)象的對(duì)象級(jí)別鎖；

執(zhí)行wait()方法后，當(dāng)前線程立即釋放鎖；

從wait()返回前，線程與其他線程競爭重新獲得鎖

當(dāng)線程呈wait()狀態(tài)時(shí)，調(diào)用線程的interrup()方法會(huì)出現(xiàn)InterrupedException異常

wait(long)是等待某一時(shí)間內(nèi)是否有線程對(duì)鎖進(jìn)行喚醒，超時(shí)則自動(dòng)喚醒。

notify()：通知可能等待該對(duì)象的對(duì)象鎖的其他線程。隨機(jī)挑選一個(gè)呈wait狀態(tài)的線程，使它等待獲取該對(duì)象的對(duì)象鎖。

在調(diào)用notify()之前，線程必須獲得該對(duì)象的對(duì)象級(jí)別鎖；

執(zhí)行完notify()方法后，不會(huì)馬上釋放鎖，要直到退出synchronized代碼塊，當(dāng)前線程才會(huì)釋放鎖。

notify()一次只隨機(jī)通知一個(gè)線程進(jìn)行喚醒

notifyAll()和notify()差不多，只不過是使所有正在等待隊(duì)中等待同一共享資源的“全部”線程從等待狀態(tài)退出，進(jìn)入可運(yùn)行狀態(tài)。

每個(gè)鎖對(duì)象有兩個(gè)隊(duì)列：就緒隊(duì)列和阻塞隊(duì)列。

就緒隊(duì)列：存儲(chǔ)將要獲得鎖的線程

阻塞隊(duì)列：存儲(chǔ)被阻塞的的線程

生產(chǎn)者/消費(fèi)者模式

“假死”：線程進(jìn)入WAITING等待狀態(tài)，呈假死狀態(tài)的進(jìn)程中所有線程都呈WAITING狀態(tài)。

假死的主要原因：有可能連續(xù)喚醒同類。notify喚醒的不一定是異類，也許是同類，如“生產(chǎn)者”喚醒“生產(chǎn)者”。

解決假死：將notify()改為notifyAll()

wait條件改變，可能出現(xiàn)異常，需要將if改成while

通過管道進(jìn)行線程間通信：一個(gè)線程發(fā)送數(shù)據(jù)到輸出管道，另一個(gè)線程從輸入管道讀數(shù)據(jù)。

字節(jié)流：PipedInputStream和PipedOutputStream

字符流：PipedReader和PipedWriter

join()：等待線程對(duì)象銷毀，具有使線程排隊(duì)運(yùn)行的作用。

join()與interrupt()方法彼此遇到會(huì)出現(xiàn)異常。

join(long)可設(shè)定等待的時(shí)間

join與synchronized的區(qū)別：join在內(nèi)部使用wait()方法進(jìn)行等待;synchronized使用的是“對(duì)象監(jiān)視器”原理作為同步

join(long)與sleep(long)的區(qū)別：join(long)內(nèi)部使用wait(long)實(shí)現(xiàn)，所以join(long)具有釋放鎖的特點(diǎn);Thread.sleep(long)不釋放鎖。

ThreadLocal類：每個(gè)線程綁定自己的值

覆寫該類的initialValue()方法可以使變量初始化，從而解決get()返回null的問題

InheritableThreadLocal類可在子線程中取得父線程繼承下來的值。

ReentrantLock類：實(shí)現(xiàn)線程之間的同步互斥，比synchronized更靈活

lock()，調(diào)用了的線程就持有了“對(duì)象監(jiān)視器”，效果和synchronized一樣

使用Condition實(shí)現(xiàn)等待/通知：比wait()和notify()/notyfyAll()更靈活，比如可實(shí)現(xiàn)多路通知。

調(diào)用condition.await()前須先調(diào)用lock.lock()獲得同步監(jiān)視器

Object與Condition方法對(duì)比

一些API

公平鎖與非公平鎖

公平鎖表示線程獲取鎖的順序是按照加鎖的順序來分配的，即FIFO先進(jìn)先出。

非公平鎖是一種獲取鎖的搶占機(jī)制，隨機(jī)獲得鎖。

ReentrantReadWriteLock類

讀讀共享

寫寫互斥

讀寫互斥

寫讀互斥

常用API

schedule和scheduleAtFixedRate的區(qū)別:schedule不具有追趕執(zhí)行性;scheduleAtFixedRate具有追趕執(zhí)行性

立即加載/“餓漢模式”：調(diào)用方法前，實(shí)例已經(jīng)被創(chuàng)建了。通過靜態(tài)屬性new實(shí)例化實(shí)現(xiàn)的

延遲加載/“懶漢模式”：調(diào)用get()方法時(shí)實(shí)例才被創(chuàng)建。最常見的實(shí)現(xiàn)辦法是在get()方法中進(jìn)行new實(shí)例化

缺點(diǎn)：多線程環(huán)境中，會(huì)出問題

解決方法

聲明synchronized關(guān)鍵字，但運(yùn)行效率非常低下

同步代碼塊，效率也低

針對(duì)某些重要代碼(實(shí)例化語句)多帶帶同步，效率提升，但會(huì)出問題

使用DCL雙檢查鎖

使用enum枚舉數(shù)據(jù)類型實(shí)現(xiàn)單例模式

方法與狀態(tài)關(guān)系示意圖

線程的狀態(tài)：Thread.State枚舉類,參考官網(wǎng)APIEnum Thread.State

線程組：線程組中可以有線程對(duì)象，也可以有線程組，組中還可以有線程?？膳抗芾砭€程或線程組對(duì)象。

SimpleDateFormat非線程安全，解決辦法有：

創(chuàng)建多個(gè)SimpleDateFormat類的實(shí)例

使用ThreadLocal類

線程組出現(xiàn)異常的處理

setUncaughtExceptionHandler()給指定線程對(duì)象設(shè)置異常處理器

setDefaultUncaughtExceptionHandler()對(duì)所有線程對(duì)象設(shè)置異常處理器

淺談Java中的鎖

java synchronized關(guān)鍵字的用法

Java Thread(線程)案例詳解sleep和wait的區(qū)別

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