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Java多线程技术
- 2. 内容 线程和进程1 Java线程创建及常用API2 Java内存模型 线程同步实现 - snychronized和Lock 1 2 3 4 线程通信 - 等待通知机制2 Fork/Join模式介绍 5 6
- 5. 线程状态图
- 6. 创建线程 Java中创建线程有2种方式： l继承Thread类，重写run()方法 l实现Runnable接口，实现run()方法 二者的关系 public class Thread implements Runnable Thread类实现Runnable接口 Runnable接口实现类作为Thread类构造器入参
- 10. 线程优先级 Java中，线程的优先级分为1~10个等级，CPU优化执行等 级高的线程。 l setPriority(int newPriority) 设置线程的优先级。 l getPriority() 获取线程的优先级。 线程的优先级具有继承性，比如A线程启动B线程，则B线程 的优先级和A一样。
- 20. JAVA内存模型 lock（锁定） unlock（解锁） read（读取） load（载入） Java内存模型 8种操作 use(使用) assign（赋值） store（存储） write(写入)
- 21. Java内存模型 v内存间交互操作 l lock（锁定） 作用于主内存的变量，它把一个变量标识为一条线程独占的 状态。 l unlock（解锁） 作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出 来，释放后的变量才可以被其他线程锁定。 l read（读取） 作用于主内存的变量，它把一个变量的值从主内存传输到线 程的工作内存中，以便随后的load操作使用。
- 22. Java内存模型 v内存间交互操作 l load（载入） 作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存中得到的变 量值放入工作内存的变量副本中。 l use（使用） 作用于工作内存的变量，它把工作内存中的一个变量的值传 递给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值的 字节码指令时将会执行这个操作。 l assign（赋值） 作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋 给工作内存的变量，每当虚拟机遇到一个给变量赋值的字节 码指令时将会执行这个操作。
- 25. Java内存模型 v内存间交互操作规则 Java内存模型规定，执行上述8种基本操作时必须满足8 种规则。 ü 不允许read和load、store和write操作之一单独出现，即 不允许一个变量从主内存读取了但工作内存不接受，或者 从工作内存发起回写但主内存不接受的情况出现。 ü 不允许一个线程丢弃它的最近的assign操作，即变量在工 作内存中改变了之后必须把该变化同步回主内存中。 ü 不允许一个线程无原因地（没有发生任何assign操作）把 数据从线程的工作内存同步回主内存中。
- 26. Java内存模型 v内存间交互操作规则 ü 一个新的变量只能在主内存中“诞生”，不允许在工作内存 中直接使用一个未被初始化（load或assign）的变量，换 句话说，就是对一个变量进行use、store操作之前，必须 先执行过load和assign操作。 ü 一个变量在同一个时刻只允许一条线程对其进行lock操作， 但lock操作可以被同一条线程重复执行多次（可重入）， 多次执行lock后，只有执行相同次数的unlock操作，变量 才会被解锁。 ü 如果对一个变量执行lock操作，那将会清空工作内存中此 变量的值，在执行引擎使用这个变量前，需要重新执行 load或assign操作初始化变量的值。
- 36. 使用snychronized保证同步 l 当synchronized作用在方法上时，锁住的便是对象实例 （this）。 l 当作用在静态方法时锁住的便是对象对应的Class实例。 因为Class数据存在于永久带，因此静态方法锁相当于该 类的一个全局锁 l 当synchronized作用于某一个对象实例时，锁住的便是 对应的代码块。 在HotSpot JVM实现中，synchronized锁有个专门的名字： 对象监视器。 synchronized是一个对象锁、悲观锁、非公平锁。
- 37. 使用snychronized保证同步 l JVM snychronized实现原理 实现思路：基于链式队列实现。 当多个线程同时请求某个对象监视器时，对象监视器会设置几种状态用来区分 请求的线程： ü ContentionList：所有请求锁的线程将被首先放置到该竞争队列 ü EntryList：ContentionList中那些有资格成为候选人的线程被移到Entry List ü WaitSet：那些调用wait方法被阻塞的线程被放置到Wait Set ü OnDeck：任何时刻最多只能有一个线程正在竞争锁，该线程称为OnDeck ü Owner：获得锁的线程称为Owner ü !Owner：释放锁的线程
- 40. 使用snychronized保证同步 l 原子性 一个操作是原子操作，那么我们称它具有原子性。 原子操作（atomic operation）:不可被中断的一个或一系列 操作。 l 可见性 可见性指一个线程修改了共享变量的值，另外一个线程立即 能够获得这个修改。 l 有序性 同一个线程内，所有操作都是有序的，从一个线程观察另外 一个线程，都是无序的。 JVM会保证有序性。
- 41. 使用Lock保证同步
- 42. 使用ReentrantLock保证同步 l 可重入锁ReentrantLock常用API ü public void lock() 加锁，如果有别的线程获取了锁，则等待 ü public void unlock() 释放锁 ü public final boolean isFair() 判断该锁是否为公平锁 ü public boolean tryLock() 如果该锁未被别的线程占用，则加锁 ü public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException 在指定等待时间内，该锁未被别的线程占用，则加锁
- 43. 可重入锁ReentrantLock构造函数 Øpublic ReentrantLock() 构造可重入锁ReentrantLock对象，该锁为非公平锁 Øpublic ReentrantLock(boolean fair) 构造可重入锁ReentrantLock对象 如果fair为true,则该锁为公平锁 如果fair为false,则该锁为非公平锁 ReentrantLock锁具有完成互斥排他的效果，即同一时间只有一个线程 在执行lock()后面的任务，通过unlock()释放锁，故保证了线程安全。 ReentrantLock是一种乐观锁。
- 44. 可重入锁ReentrantLock使用 //可重入锁，非公平锁 private Lock lock = new ReentrantLock(); public void method(){ try{ lock.lock();//加锁 }finally{ lock.unlock();//释放锁 } }
- 45. 可重入锁ReentrantLock使用 //可重入锁，公平锁 private Lock lock = new ReentrantLock(true); public void waitMethod(){ try{ //在3秒内尝试获取锁 if(lock.tryLock(3, TimeUnit.SECONDS)){ System.out.println("在3秒内时间内，我获取锁了"); }else{ System.out.println("在3秒内时间内，我没有获取锁"); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }finally{ lock.unlock();//释放锁 } }
- 46. 使用ReentrantReadWriteLock保证同步 l 可重入读写锁ReentrantReadWriteLock 读写锁有两个锁，一个读操作相关的锁，称为读锁或共享锁，另一 个写操作相关的锁，称为写锁或排他锁。 读锁之间不互斥，读锁与写锁互斥，写锁与写锁互斥。即多个线程 可以同时进行读取操作，但同一时刻只允许一个线程进行写入操作。 l 构造函数 ü public ReentrantReadWriteLock() 构造可重入读写锁ReentrantReadWriteLock对象，该锁是个非公平锁 ü public ReentrantReadWriteLock(boolean fair) 构造可重入读写锁ReentrantReadWriteLock对象 如果fair为true,则该锁为公平锁 如果fair为false,则该锁为非公平锁
- 47. 使用ReentrantReadWriteLock保证同步 l 可重入读写锁ReentrantReadWriteLock的使用 //可重入读写锁，非公平锁 private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(); //读锁 private final Lock readLock = lock.readLock(); public void readMethod(){ try{ readLock.lock();//读锁 }finally{ readLock.unlock();//释放锁 } }
- 48. 使用ReentrantReadWriteLock保证同步 l 可重入读写锁ReentrantReadWriteLock的使用 //可重入读写锁，公平锁 private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(true); //写锁 private final Lock writeLock = lock.writeLock(); public void writeMethod(){ try{ writeLock.lock();//写锁 }finally{ writeLock.unlock();//释放锁 } }
- 49. Lock与synchronized区别 l Lock与synchronized都能保证线程安全，但Lock是一种乐观锁，而 synchronized是一种悲观锁。synchronized导致线程排队，而Lock 可以使线程在等待了足够长的时间以后，中断等待，而干别的事情。 l synchronized在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁，但是 Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁一定会被释放，就 必须将unLock()放到finally{}中。 l 在资源竞争不是很激烈的情况下，synchronized的性能要优于Lock， 但是在资源竞争很激烈的情况下，Synchronized的性能会下降几十 倍，而Lock的性能能维持常态 注：JDK1.5中，对synchronized进行了优化，并且还有优化的空间， 因此我们写同步的时候，优先考虑synchronized。
- 50. JAVA原子类保证同步 AtomicBoolean 可以用原子方式更新的 boolean 值。 AtomicInteger 可以用原子方式更新的 int 值。 AtomicIntegerArray 可以用原子方式更新其元素的 int 数组。 AtomicIntegerFieldUpdater<T> 基于反射的实用工具，可以对指定类的指定 volatile int 字段进行原 子更新。 AtomicLong 可以用原子方式更新的 long 值。 AtomicLongArray 可以用原子方式更新其元素的 long 数组。 AtomicLongFieldUpdater<T> 基于反射的实用工具，可以对指定类的指定 volatile long 字段进行原 子更新。 AtomicMarkableReference<V> AtomicMarkableReference 维护带有标记位的对象引用，可以原子 方式对其进行更新。 AtomicReference<V> 可以用原子方式更新的对象引用。 AtomicReferenceArray<E> 可以用原子方式更新其元素的对象引用数组。 AtomicReferenceFieldUpdater<T,V> 基于反射的实用工具，可以对指定类的指定 volatile 字段进行 原子更新。 AtomicStampedReference<V> AtomicStampedReference 维护带有整数“标志”的对象引用，可以 用原子方式对其进行更新。 对单一数据的操作，实现了原子化 访问对2个或2个以上的atomic变量（或者对单个atomic变量进行2次或2次以上的操作）通常认为是需 要同步的，以达到让这些操作能被作为一个原子单元。
- 51. JAVA原子类保证同步 l AtomicInteger源码 AtomicInteger如何保证单一数据操作的线程安全？ //AtomicInteger中保存int值的变量，volatile 关键字保证了可见性 private volatile int value; //构造函数 public AtomicInteger(int initialValue) { value = initialValue;//初始化value的值 } //自动增长 public final int incrementAndGet() { for (;;) { int current = get();//获取当前value值 int next = current + 1;//自动增长，加1 //调用sun.misc.Unsafe，判断value值是否被修改，如果被修改在for循环中循环改过程 //如果未被修改，返回修改后的值 //该方法是个原子方法 if (compareAndSet(current,next)) return next; } }
- 52. Volatile关键字 l volatile关键字主要保证可见性。 ü volatile关键字是线程安全的轻量级实现，所以其性能比 synchronized要好，并且volatile只能修饰于变量。 ü 多线程访问volatile不会发生阻塞。 ü volatile能保证数据的可见性，但不能保证原子性，故 volatile并不能保证线程安全。 因此，volatile关键字一般用于状态判断中。
- 54. ThreadLocal使用
- 55. 线程间通信 - 等待/通知机制 l 使用wait/notify实现线程间通信 ü wait()方法 使当前执行代码的线程进行等待，wait()方法是Object方法，该方法 用来将当前线程置于等待队列中，并且在wait()所在代码行处停止执行， 直到接到notify()或notifyAll()发出的通知或被中断为止。 在调用wait()方法之前，线程必须获得该对象的对象级别锁，即只能 在同步方法或同步块中调用wait()方法。在执行wait()方法后，当前线程 释放锁。当接到通知后，当前线程与别的线程重新竞争锁，获得锁后， 继续向下执行。如果调用wait()方法时没有持有锁，则抛出 IllegalMonitorStateException异常。
- 56. 线程间通信 - 等待/通知机制 l 使用wait/notify实现线程间通信 ü notify()方法 notify()方法用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其他线程，如 果有多个线程等待，则由线程规划器随机挑选一个wait状态的线程。该 方法也是Object类方法，在调用该方法之前，线程必须获得该对象的对 象级别锁，即只能在同步方法或同步块中调用notify()方法。如果调用 nitify()方法之前，没有持有对象锁，则抛出IllegalMonitorStateException 异常。 nitify()方法执行后，当前线程不会马上释放该对象的对象锁，wait状 态的线程也不能马上获取该对象锁，要等到notify()方法的线程将程序执 行完，当前线程才会释放锁，而此时wait状态的线程才可以获取该对象 的对象锁。
- 59. 线程池 l Java线程池 Java通过Executors提供四种线程池，分别为： newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处 理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。 newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数， 超出的线程会在队列中等待。 newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任 务执行。 newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一 的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先 级)执行。
- 62. Fork/Join模式介绍 l Fork/Join常用类说明 ü RecursiveAction：供不需要返回值的任务。 ü RecursiveTask：通过泛型参数设置计算任务的返回值。 ü ForkJoinPool：提供了一系列的submit方法，计算任务。 使用时，继承RecursiveAction或RecursiveTask类，实现任务的划分， 通过ForkJoinPool类进行提交合并任务结果。
- 64. LOGO