實(shí)戰(zhàn)java高并發(fā)程序設(shè)計(jì)第二章

Imfan 發(fā)布于2019-08-19 10:24 / 1056人閱讀

摘要：線程的基本狀態(tài)線程的基本操作與內(nèi)存模型線程組守護(hù)線程線程優(yōu)先級(jí)線程安全與隱蔽錯(cuò)誤線程的基本狀態(tài)線程的生命周期線程的基本操作新建線程終止線程立即終止線程所有活動(dòng)方法在結(jié)束線程時(shí)會(huì)直接終止線程并立即釋放這個(gè)線程所持有的鎖可能引起數(shù)據(jù)不一致強(qiáng)烈建

 1.線程的基本狀態(tài) 
 2.線程的基本操作 
 3. volatile與java內(nèi)存模型 
 4.線程組 
 5.守護(hù)線程(Daemon) 
 6.線程優(yōu)先級(jí) 
 7.線程安全與synchronized 
 8.隱蔽錯(cuò)誤

1.線程的基本狀態(tài)

線程的生命周期

2.線程的基本操作

1.新建線程

    Thread tl=new Thread(){
        @override
        public void run(){
            System.out.println("Hel1o,I am t1");
        };
        t1.start();
    t1.start();

2.終止線程

Thread.stop()    //立即終止線程所有活動(dòng)

stop()方法在結(jié)束線程時(shí),會(huì)直接終止線程,并立即釋放這個(gè)線程所持有的鎖,可能引起數(shù)據(jù)不一致,強(qiáng)烈建議不使用!!

    //正確停止線程的方法
    public static class ChangeObjectThread extends Thread {
        volatile boolean stopme = false;     //標(biāo)記位,記錄是否要停止線程
        
        public void stopMe(){
            stopme = true;
        }
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                if (stopme){                //在合適的地方停止線程,避免數(shù)據(jù)不一致
                    System.out.println("exit by stop me");
                    break;
                }
                synchronized (u) {
                    int v = (int) (System.currentTimeMillis() / 1000);
                    u.setId(v);
                    //Oh, do sth. else
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    u.setName(String.valueOf(v));
                }
                Thread.yield();
            }
        }
    }

3.線程中斷

public void Thread.interrupt()        //中斷線程,僅發(fā)送通知,設(shè)置標(biāo)記位,等待合適時(shí)機(jī)線程中斷
public boolean Thread.isInterrupted()    //判斷是否被中斷,判斷標(biāo)記位
public static boolean Thread.interrupted()//判斷是否被中斷，并清除當(dāng)前中斷狀態(tài)

Thread tl=new Thread(）{
    @Override
    public void run(){
        while(true){
            if（Thread.currentThread().isInterrupted()){    //需要設(shè)立中斷處理方法,否則無(wú)法響應(yīng)中斷
                System.out.println("Interruted!");
                break；
            ）
            Thread.yield()；
}

public class InterruputSleepThread {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1=new Thread(){
            @Override
            public void run(){
                while(true){
                    if(Thread.currentThread().isInterrupted()){
                        System.out.println("Interruted!");
                        break;
                    }
                    try {
                        Thread.sleep(2000);            //由于中斷而拋出異常會(huì)清除中斷標(biāo)記
                    } catch (InterruptedException e) {
                        System.out.println("Interruted When Sleep");    //sleep被中斷后,重置標(biāo)記位繼續(xù)運(yùn)行,保證數(shù)據(jù)一致性和完整性
                        //設(shè)置中斷狀態(tài)
                        Thread.currentThread().interrupt();
                    }
                    Thread.yield();
                }
            }
        };
        t1.start();
        Thread.sleep(2000);
        t1.interrupt();
    }
}

4.等待(wait)和通知(notify)

public final void wait() throws InterruptedException;
public final native void notify();

object.wait()和object.notify()方法必須包含在synchronized關(guān)鍵字中,因?yàn)橐@取對(duì)象的監(jiān)視器(monitor對(duì)象)

public class SimpleWN {
    final static Object object = new Object();
    public static class T1 extends Thread{
        public void run()
        {
            synchronized (object) {
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+":T1 start! ");
                try {
                    System.out.println(System.currentTimeMillis()+":T1 wait for object ");
                    object.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+":T1 end!");
            }
        }
    }
    public static class T2 extends Thread{
        public void run()
        {
            synchronized (object) {
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+":T2 start! notify one thread");
                object.notify();
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+":T2 end!");
                try {
                    Thread.sleep(2000);        //此處sleep()2秒,T1此時(shí)仍然需要等待2秒才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new T1() ;
        Thread t2 = new T2() ;
        t1.start();
        t2.start();
        //輸出:
        //1565249714094:T1 start! 
        //1565249714094:T1 wait for object 
        //1565249714094:T2 start! notify one thread
        //1565249714094:T2 end!
        //1565249716094:T1 end!
    }
}

    wait()和sleep()的區(qū)別:
1.wait必須在同步條件內(nèi)使用,sleep無(wú)此要求
2.wait釋放鎖,sleep不會(huì)釋放
3.wait為Object內(nèi)的實(shí)例方法,sleep為Thread的靜態(tài)方法
4.wait需要調(diào)用對(duì)象的notify方法喚醒,sleep知道時(shí)間結(jié)束或者被interrupt打斷

5.掛起(suspend)和繼續(xù)執(zhí)行(resume)

廢棄方法,不作介紹!!有需求可使用wait和notify

6.等待線程結(jié)束(join)和謙讓yield

public final void join() throws InterruptedException    //一直阻塞線程直至結(jié)束
public final synchronized vold join(long millis)throws InterruptedException    //給出最大等待時(shí)間

join的機(jī)制實(shí)際為在方法調(diào)用線程循環(huán)wait,如下join()核心代碼:

while(isAlive()){
    wait(0);
}

public static native void yield();

yield()方法表示當(dāng)前線程讓出cpu計(jì)算資源,但還是會(huì)參與cpu資源的爭(zhēng)奪,一般用于防止低優(yōu)先級(jí)線程占用太多cpu資源

3. volatile與java內(nèi)存模型

volatile關(guān)鍵字可以保證一定的原子性,但是不能替代鎖,不能保證100%線程安全
volatile可以保證可見性和有序性,充當(dāng)內(nèi)存柵欄,禁止指令重拍

4.線程組

  當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)中線程較多且功能分配比較明確是可以使用線程組

public class ThreadGroupName implements Runnable {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadGroup tg = new ThreadGroup("PrintGroup");
        Thread t1 = new Thread(tg, new ThreadGroupName(), "T1");
        Thread t2 = new Thread(tg, new ThreadGroupName(), "T2");
        t1.start();
        t2.start();
        System.out.println(tg.activeCount());    //2
        tg.list();        //java.lang.ThreadGroup[name=PrintGroup,maxpri=10]
                          //    Thread[T1,5,PrintGroup]
                          //    Thread[T2,5,PrintGroup]
    }
    @Override
    public void run() {
        String groupAndName = Thread.currentThread().getThreadGroup().getName()
                + "-" + Thread.currentThread().getName();
        while (true) {
            System.out.println("I am " + groupAndName);
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

activeCount()獲取線程組中的活動(dòng)線程數(shù)
list()則打印線程組中的所有線程信息

5.守護(hù)線程(Daemon)

守護(hù)線程在后臺(tái)執(zhí)行,如垃圾回收線程,與之對(duì)應(yīng)的為用戶線程,當(dāng)守護(hù)線程要守護(hù)的對(duì)象不存在了,則守護(hù)線程自動(dòng)退出
當(dāng)一個(gè)java應(yīng)用中只有守護(hù)線程時(shí),java虛擬機(jī)自動(dòng)退出

public class DaemonDemo {
    public static class DaemonT extends Thread{
        public void run(){
            while(true){
                System.out.println("I am alive");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t=new DaemonT();
        t.setDaemon(true);    //此方法必須在start方法前
        t.start();
        
        Thread.sleep(2000);
    }
}

上述代碼中 t被設(shè)置為守護(hù)線程,當(dāng)主線程退出時(shí),守護(hù)線程也會(huì)退出;若未設(shè)置為守護(hù)線程,主線程退出后,t線程將依舊打印.

6.線程優(yōu)先級(jí)

線程可以設(shè)置優(yōu)先級(jí),優(yōu)先級(jí)高的線程獲取到cpu資源的概率會(huì)更大(但不是一定會(huì)比低優(yōu)先級(jí)的線程先獲取到cpu資源)

public class PriorityDemo {
    public static class HightPriority extends Thread{
        static int count=0;
        public void run(){
            while(true){
                synchronized(PriorityDemo.class){       //此處鎖住該類是為了讓產(chǎn)生一次資源競(jìng)爭(zhēng),使優(yōu)先級(jí)差異表現(xiàn)更為明顯
                    count++;
                    if(count>10000000){
                        System.out.println("HightPriority is complete");
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    }
    public static class LowPriority extends Thread{
        static int count=0;
        public void run(){
            while(true){
                synchronized(PriorityDemo.class){
                    count++;
                    if(count>10000000){
                        System.out.println("LowPriority is complete");
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    }
    /**
     * HightPriority先完成的次數(shù)多，但是 不保證
     * @param args
     * @throws InterruptedException
     */
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread high=new HightPriority();
        LowPriority low=new LowPriority();
        high.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);    //此方法可以設(shè)置優(yōu)先級(jí) 0-10 數(shù)字
        low.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        low.start();
        high.start();
    }
}

試驗(yàn)多次HightPriority總是能比LowPriority快,但是不保證一定是這樣.

7.線程安全與synchronized

synchronized為重量級(jí)同步鎖,實(shí)現(xiàn)線程間的同步,sychronize鎖住的對(duì)象、方法和代碼塊,每一次只能有一個(gè)線程進(jìn)行訪問(wèn),從而保證了線程的安全

    用法:
    
指定鎖對(duì)象: synchronized(object){.....}
指定實(shí)例方法 : public  synchronized void println()
指定靜態(tài)方法: public static synchronized void println()

public class BadAccountingSync2 implements Runnable{
    static int i=0;
    public static synchronized void increase(){        //此處如果不適用static則為線程不安全,最終i值必定小于20000
        i++;
    }
    @Override
    public void run() {
        for(int j=0;j<10000;j++){
            increase();
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1=new Thread(new BadAccountingSync2());
        Thread t2=new Thread(new BadAccountingSync2());
        t1.start();t2.start();
        t1.join();t2.join();
        System.out.println(i);     //輸出20000
    }
}

8.隱蔽錯(cuò)誤

數(shù)值溢出

int v1=1073741827;
int v2=1431655768；
System.out,println("vl="+v1)；    //1073741827
System.out.println("v2="+v2)；    //1431655768
int ave=(vl+v2)/2;
System.out,println("ave="+ave);    //-894784850  數(shù)值溢出,兩int數(shù)值相加超過(guò)int最大值時(shí)溢出

并發(fā)不安全的arraylist

public class ArrayListMultiThread {
    static ArrayList al = new ArrayList(10);
    public static class AddThread implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                al.add(i);
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1=new Thread(new AddThread());
        Thread t2=new Thread(new AddThread());
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();t2.join();
        System.out.println(al.size());
    }
}

以上程序可能會(huì)有三個(gè)結(jié)果
1.正常結(jié)束,打印值為2000000    (運(yùn)氣好)
2.正常結(jié)束,打印值小于2000000    (一般情況下會(huì)出現(xiàn)這種并發(fā)不安全的現(xiàn)象)
3.拋出異常,arrayindexoutofbound(擴(kuò)容過(guò)程中內(nèi)部一致性遭破壞,導(dǎo)致數(shù)組越界)

如何避免此問(wèn)題?
使用線程安全的vector代替arraylist

并發(fā)不安全的hashmap

public class JDK8HashMapMultiThread {
    static Map map = new HashMap();
    static int nullNum = 0;     //記錄空值數(shù)
    public static class AddThread implements Runnable {
        int start = 0;
        public AddThread(int start) {
            this.start = start;
        }
        @Override
        public void run() {
            for (int i = start; i < 10000; i += 2) {
                map.put(Integer.toString(i), Integer.toString(i));
            }
        }
    }
    public static void test() throws Exception {
        Thread t1 = new Thread(new JDK8HashMapMultiThread.AddThread(0));
        Thread t2 = new Thread(new JDK8HashMapMultiThread.AddThread(1));
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        test();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            if (map.get("" + i) == null) {
                nullNum += 1;
            }
        }
        System.out.println(10000 - nullNum);  //hashmap中存有的entry數(shù)
        System.out.println(map.size());     //hashmap中size屬性的值
    }
}

打印值為: 6573
         9715
打印結(jié)果不一定,但可以看出線程一定不安全,原因在于:
1.put時(shí),兩個(gè)entry的key hash值一致,同時(shí)進(jìn)入插入代碼,導(dǎo)致只有一個(gè)值插入成功
2.插入成功后size數(shù)值 進(jìn)行size++,非原子操作,導(dǎo)致并發(fā)不安全

注意:
另網(wǎng)上有其他博文說(shuō)會(huì)產(chǎn)生resize閉鏈問(wèn)題,此問(wèn)題只存在jdk1.8版本以前,1.8版本已優(yōu)化過(guò)hashmap,故不存在閉鏈問(wèn)題
想要避免并發(fā)問(wèn)題可以使用concurrenthashmap

錯(cuò)誤的加鎖

public class BadLockOnInteger implements Runnable{
    public static Integer i=0;        //integer為不變類型,對(duì)其加鎖無(wú)效
    static BadLockOnInteger instance=new BadLockOnInteger();
    @Override
    public void run() {
        for(int j=0;j<1000000;j++){
            synchronized(i){
//            synchronized(instance){    //改為對(duì)instance加鎖即線程安全了
                i++;
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1=new Thread(instance);
        Thread t2=new Thread(instance);
        t1.start();t2.start();
        t1.join();t2.join();
        System.out.println(i);        //打印值小于2000000
        
    }
}

注意:
對(duì)于不變對(duì)象如基本類型 Integer String 等加鎖,相當(dāng)于每次都鎖不同的對(duì)象,從而導(dǎo)致并發(fā)問(wèn)題產(chǎn)生.

GPU云服務(wù)器云服務(wù)器高并發(fā)架構(gòu)設(shè)計(jì) java高并發(fā) java 高并發(fā)處理 java高并發(fā)處理

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