細說多線程

• JAVA線程

• java線程實現方式

  • 實現runnable接口（無結果返回）
  • 實現callable接口 （可以通過Future獲取返回執行結果）
  • 直接繼承Thread類（爲一個實現runnable接口類的實例） 

• Java 創建線程代價

  • 關於時間，創建線程使用是直接向系統申請資源的，這裏調用系統函數進行分配資源的話耗時不好說。對操作系統來說,創建一個線程的代價是十分昂貴的, 需要給它分配內存、列入調度,同時在線程切換的時候還要執行內存換頁,CPU 的緩存被 清空,切換回來的時候還要重新從內存中讀取信息,破壞了數據的局部性
  • 關於資源,Java線程的線程棧所佔用的內存是在Java堆外的，所以是不受java程序控制的，只受系統資源限制，默認一個線程的線程棧大小是1M（當讓這個可以通過設置-Xss屬性設置，但是要注意棧溢出問題），但是，如果每個用戶請求都新建線程的話，1024個用戶光線程就佔用了1個G的內存，如果系統比較大的話，一下子系統資源就不夠用了，最後程序就崩潰了。

• Java線程的狀態

  • new（初始狀態） ---》 可運行（start|| submit） ----> 運行（獲得CPU使用權）---》 dead || 不可運行狀態
  • 不可運行狀態 ：
    • 1，block 調用sleep || jion方法， 不會釋放線程monitor）放棄CPU使用權
    • 2，lock 調用同步方法失敗，被放入到等待線程對列排隊. 繼續爭搶monitor權限。才能獲取自由freedom...
    • 3，waiting 調用wait（）方法， 放棄對象monitor權限， 被扔到等待對列， 等待notify方法， 或者notifyall()喚醒
  • dead
    • 線程代碼執行結束或者出現異常退出，，， 

• 線程池 

  • 存在的意義
    • 降低使用線程代價，（節約系統創建線程， 銷燬線程的時間）
    • a. 重用存在的線程，減少對象創建、消亡的開銷，性能佳。 
    • b. 可有效控制最大併發線程數，提高系統資源的使用率，同時避免過多資源競爭，避免堵塞。 
    • c. 提供定時執行、定期執行、單線程、併發數控制等功能。
  • 線程池實現
  • 原理
    • 1、線程池管理器（ThreadPool）：用於創建並管理線程池，包括 創建線程池，銷燬線程池，添加新任務；
    • 2、工作線程（PoolWorker）：線程池中線程，在沒有任務時處於等待狀態，可以循環的執行任務；
    • 3、任務接口（Task）：每個任務必須實現的接口，以供工作線程調度任務的執行，它主要規定了任務的入口，任務執行完後的收尾工作，任務的執行狀態等；
    • 4、任務隊列（taskQueue）：用於存放沒有處理的任務。提供一種緩衝機制。
      
  • 常用線程池：ExecutorService 是主要的實現類，其中常用的有 : Executors.newSingleThreadPool() 之創建一個線程執行任務

  　　newFixedThreadPool() 固定數目線程數

  　　newcachedTheadPool() 使用時才創建線程

  　　 newScheduledThreadPool()

• 參考文檔鏈接地址

JAVA多線程同步

WHY-同步

• 因爲當我們有多個線程要同時訪問一個變量或對象時，如果這些線程中既有讀又有寫操作時，就會導致變量值或對象的狀態出現混亂，從而導致程序異常。舉個例子，如果一個銀行賬戶同時被兩個線程操作，一個取100塊，一個存錢100塊。假設賬戶原本有0塊，如果取錢線程和存錢線程同時發生，會出現什麼結果呢？取錢不成功，賬戶餘額是100.取錢成功了，賬戶餘額是0.那到底是哪個呢？很難說清楚。因此多線程同步就是要解決這個問題。

同步方式

• 1: synchronized 修飾方法

  • 即有synchronized關鍵字修飾的方法。 由於java的每個對象都有一個內置鎖，當用此關鍵字修飾方法時，內置鎖會保護整個方法。在調用該方法前，需要獲得內置鎖，否則就處於阻塞狀態。
  • Tips：synchronized關鍵字也可以修飾靜態方法，此時如果調用該靜態方法，將會鎖住整個類

• 2: synchronized 修飾代碼塊

  • synchronized 修飾的邏輯越少代碼執行效率就越高（同步是一種高開銷的操作，因此應該儘量減少同步的內容。通常沒有必要同步整個方法，使用synchronized代碼塊同步關鍵代碼即可。）

• 3： 使用特殊域變量(Volatile)實現線程同步（該實現可能會有問題-- 加鎖機制既可以確保可見性又可以確保原子性，而volatile變量只有確保可見性。）

  • a.volatile關鍵字爲域變量的訪問提供了一種免鎖機制
  • b.使用volatile修飾域相當於告訴虛擬機該域可能會被其他線程更新
  • c.因此每次使用該域就要重新計算，而不是使用寄存器中的值
  • d.volatile不會提供任何原子操作，它也不能用來修飾final類型的變量 （這點很關鍵， 它只能提供變量的原子訪問，可內存讀寫可見，但是不能保證操作數據過程的原子）
    

• 4: 使用重入鎖實現線程同步(ReentrantLock)

  • ReentrantLock類是可重入、互斥、實現了Lock接口的鎖， 它與使用synchronized方法和快具有相同的基本行爲和語義，並且擴展了其能力。ReenreantLock類的常用方法有：ReentrantLock() : 創建 ReentrantLock實例 lock() : 獲得鎖 unlock() : 釋放鎖

  • Tips：ReentrantLock()還有一個可以創建公平鎖的構造方法，但由於能大幅度降低程序運行效率，不推薦使用

• （5）使用局部變量實現線程同步

  • threadLocal
  • 使的線程擁有變量私有備份，使用線程私有變量threadLocalMap 進行變量管理（使用Thread）。