《瘋狂Java講義》學習筆記（十二）多線程

1、線程概述

操作系統中所有運行中的任務通常對應一個進程（Process），當一個程序進入內存運行時，即變成一個進程
進程的三個特徵：
獨立性：每一個進程都擁有自己私有的地址空間，沒有經過進程本身允許，不允許其他進程訪問地址空間
動態性：相比起程序，進行加入了時間概念，具有自己的生命週期和各種不同的狀態，而程序不具備
併發性：多個進行可以在單個處理器上併發執行，互不影響
並行指在同一時刻，有多條指令在多個處理器上同時執行；併發指在同一個時刻只能有一條指令執行，但多個進程指令被快速輪換執行，使得在宏觀上具有多個進程同時執行的效果
多線程則擴展了多進程的概念，使得同一個進程可以同時併發處理多個任務；線程也被稱作輕量級進程，線程是進程的執行單元
多線程的優勢：
進程之間不能共享內存，但線程之間共享內容非常容易
系統創建進程時需要爲該進程重新分配系統資源，但創建線程則代價小得多，因此使用多線程來實現多任務併發比多進程的效率高
Java語言內置了多線程功能支持，而不是單純地爲底層操作系統的調度方式，從而簡化了Java的多線程編程

2、線程的創建和啓動

繼承Tread類創建線程類
定義Thread類的子類，並重寫該類的run()方法，該run()方法的方法體就代表了線程需要完成的任務
調用線程對象的start()方法來啓動該線程
Thread.currentThread():currentThread()是Tread類的靜態方法，該方法總是返回當前正在執行的線程對象
getName()：該方法是Tread類的實例方法，該方法返回調用該方法的線程名字
使用繼承Tread類的方法來創建線程類時，多個線程之間無法共享線程類的實例變量
實現Runnable接口創建線程類
定義Runnable接口的實現類，並重寫該接口的run()方法，該run()方法的方法體同樣是該線程的線程執行體
創建Runnable實現類的實例，並以此實例作爲Tread的target來創建Tread對象，該Tread對象纔是真正的線程對象
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
}
},”ThreadName”).start();;
調用線程對象的start()方法來啓動該線程
採用Runnable接口的方式創建的多個線程可以共享線程類的實例變量
使用Callable和Futrue創建線程
Callable接口提供了一個call()方法可以作爲線程執行體，但call()方法比run()方法功能更強大
call()方法可以有返回值
call()方法可以聲明拋出異常
Callable接口不是Runnable接口的子接口，所以Callable對象不能直接作爲Tread的target，需要使用Future接口來代表Callable接口裏call()方法的返回值，併爲Future接口提供了一個FutureTask實現類，該實現類實現了Future接口，並實現了Runnable接口，所以可以作爲Tread類的target
創建並啓動有返回值的線程步驟：
創建Callable接口的實現類，並實現call()方法
使用FutureTask類來包裝Callable對象，該FutureTask對象封裝了該Callable對象的call()方法的返回值
使用FutureTask對象作爲Tread對象的target創建並啓動新線程
調用FutureTask對象的get()方法來獲得子線程執行結束後的返回值

FutureTask<Integer> task = new FutureTask<Integer>(new Callable<Integer>() {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        return 10;
    }
});     
new Thread(task,"").start();;
try {
    System.out.println(task.get());
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

三種創建方式的對比，採用實現Runnable、Callable接口的方式歸爲一類：
線程類只實現Runnable、Callable接口還可以繼承其他類
在這種方式下，多個線程可以共享一個target對象，非常適合多個相同線程來處理同一份資源的情況
如果要訪問當前線程，必須使用Tread.currentTread()方法，如果繼承Tread類的話直接使用this即可獲得當前線程

3、線程的生命週期

當線程被創建並啓動以後，它既不是一啓動就進入執行狀態，也不是一直處於執行狀態，它要經過新建（New）、就緒（Runnable）、運行（Running）、阻塞（Blocked）和死亡（Dead）5種狀態
當線程啓動以後，CPU需要在多條線程之間切換，於是線程狀態也會多次在雲信、阻塞之間切換
新建和就緒狀態
new一個線程之後，該線程處於新建狀態，此時和其他Java對象一樣，僅僅由Java虛擬機爲其分配內存，並初始化其成員變量的值，此時線程對象沒有表現出任何線程的動態特徵，程序也不會執行線程的執行體
當調用start()方法之後，該線程處於就緒狀態，Java虛擬機會爲其創建方法調用棧和程序計數器，處於這個狀態的線程並沒有開始運行，只是表示該線程可以運行了，至於何時開始運行，取決於JVM裏線程調度器的調度
運行和阻塞狀態
如果處於就緒狀態的線程獲得了CPU，開始執行run()方法的線程執行體，則該線程處於運行狀態。
當發生如下情況時，線程將會進入阻塞狀態：
線程調用了sleep()方法主動放棄所佔用的處理器資源
線程調用了一個阻塞式IO方法，在該方法返回之前，該線程被阻塞
線程試圖獲得一個同步監視器，但該同步監視器正在被其他線程所持有
線程在等待某個通知
程序調用了線程的suspend()方法將線程掛起
當正在執行的線程被阻塞之後，其他線程就可以獲得執行的機會
當發生如下特定的情況時可以解除上面的阻塞，讓該線程重新進入就緒狀態：
調用sleep()方法的線程經過了指定時間
線程調用的阻塞式IO方法已經返回
線程成功地獲得了試圖取得的同步監視器
線程正在等待某個通知時，其他線程發出了一個通知
處於掛起狀態的線程被調用了resume()恢復方法
線程死亡
線程會以如下三種方式結束，結束後就處於死亡狀態
run()或call()方法執行完成，線程正常結束
線程拋出一個未捕獲的Exception或Error
直接調用該線程的stop()方法來結束該線程－該方法容易導致死鎖，不推薦使用
isAlive()方法可以測試某個線程是否已經死亡，當線程處於就緒、運行、阻塞三種狀態時，該方法返回true；當線程處於新建、死亡狀態時，返回false
若對已死亡的線程使用start()方法將會引發IllegalThreadStateException異常

4、線程控制

join線程
當在某個程序執行流中調用其它線程的join()方法時，調用線程將被阻塞，直到被join的線程執行完畢爲止
jion()的三種重載方法：
jion()：等待被jion的線程執行完成
jion(long milis)：等待被jion的線程的時間最長爲millis毫秒
jion(long millis,int nanos)：等待被jion的線程的時間最長爲millis毫微秒
後臺線程（Deamon Thread）
後臺線程在後臺運行，任務是爲其它的線程提供服務
如果所有的前臺線程都死亡，後臺線程會自動死亡
setDeamon(true)方法可將指定線程設置成後臺線程
isDeamon()方法可以判斷指定線程是否爲後臺線程
線程睡眠：sleep
Thread.sleep()方法可以讓正在執行的線程暫停一段時間，並進入阻塞狀態
sleep()的兩種重載形式：
static void sleep(long millis)
static void sleep(long millis,int nanos)
在線程睡眠期間，將不會獲得執行機會，即使系統中沒有其它可執行的線程也不會執行
線程讓步：yield
Thread.yield()方法可以讓正在執行的線程暫停，但它不會阻塞該線程，只是讓線程轉入就緒狀態，可能很快又會繼續執行
改變線程優先級
Tread.setPriority(int newPriority)、getPriority()方法可以設置和返回指定線程的優先級，範圍是1～10之間

5、線程同步

可以使用關鍵字synchronized修飾代碼塊

synchronize(account){
}

可以使用關鍵字synchronize修飾方法

public synchronize void draw(){
}

釋放同步監視器的鎖定
當前線程的同步方法、同步代碼塊執行結束時釋放
遇到break、return終止了該代碼塊、該方法的繼續執行時釋放
出現了未處理Error或Exception，導致異常結束時釋放
程序執行了同步監視器對象的wait()方法時釋放
不釋放
程序調用Tread.sleep()、Thread.yield()方法來暫停當前線程的執行
其它線程調用了該線程的suspend()方法將該線程掛起
死鎖
當兩個線程相互等打死對方釋放同步監視器時就會發生死鎖，Java虛擬機沒有監測，也沒有採取措施來處理死鎖情況
由於Tread類的suspend()方法也很容易導致死鎖，所以不推薦使用

6、線程通信

傳統的線程通信
通過成員變量、synchronized、wait()、notify()、notifyAll()方法實現
假設有存錢和取錢動作，要求每當存款者存款後取款者就立即取出該筆錢，不允許存款者連續兩次存錢，也不允許取款者連續取錢
實現思路：通過booelan flag判斷是否應該存錢或取錢，如果賬戶已存款flag=true，並調用notifyAll()方法喚醒其它線程，其它當存款者調用wait()方法進入等待，此時取款者可以順利取款，取款後將flag=false，同樣調用notifyAll()方法喚醒其它線程，如此類推

7、使用Condition控制線程通信

如果程序不使用synchronized關鍵字來保證同步，而是直接使用Lock對象來保證同步，則系統中不存在隱式同步監視器，也就不能使用wait、notify、notifyAll方法進行線程通信了，這個時候可以使用Condition對象替代

Lock lock = new ReentrantLock();
Condition cond = lock.newCondition();
cond.await()：類似wait()
cond.signal()：類似notify()
cond.signalAll()：類似notifyAll()

8、使用阻塞隊列（BlockingQueue）控制線程通信

BlockingQueue是Queue的子接口，主要用途並不是作爲容器，而是作爲線程同步工具
當線程試圖往BlockingQueue中放入元素時，如果已滿則線程被阻塞；當從BlockingQueue中取出元素時，如果已空則線程被阻塞
兩個阻塞方法：
put(E e)
take()
常用方法：
BlockingQueue與實現類之間的類圖
BlockingQueue的5個實現類

ArrayBlockingQueue：基於數組
LinkedBlockingQueue：基於鏈表
PriorityBlockingQueue：首先取出的元素是最小的元素
SynchronousQueue：同步隊列，存和取必須是交替進行
DelayQueue：根據getDalay()方法的返回值進行排序

9、線程組

Java使用ThreadGroup來表示線程組，它可以對一批線程進行分類管理，如果程序沒有顯式指定線程屬於哪個線程組則默認屬於默認線程組
如果A線程創建了B線程，則默認B線程屬於A線程所在的線程組
一旦某個線程加入了指定線程組之後，就一直屬於該線程組，直到該線程死亡

10、線程異常

如果線程執行過程中拋出一個未處理異常，JVM在結束該線程之前會自動查找是否有對應的Thread.UncaughtExceptionHandler對象，如果找到該處理器對象，則會調用該對象的uncaughtException(Thread t,Throwable e)方法來處理該異常
例子：

public class ExHandler {
    public static void main(String[] args) {
        Thread.currentThread().setUncaughtExceptionHandler(new MyExHandler());
        int a = 5/0;
        // 雖然制定了異常處理器對未捕獲的異常進行處理，但程序依然不會正常結束，這和catch不同
        System.out.println("程序正常結束！");
    }
}
class MyExHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler{
    @Override
    public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
        System.out.println(t+"線程出現了異常："+e);
    }
}

11、線程池

當程序中需要創建大量生存期很短的線程時，應當要考慮使用線程池
Java5開始內建線程池，新增了一個Executors工廠類來產生線程池，常用API：

ExecutorService newCachedThreadPool()：創建一個具有緩存功能的線程池，系統根據需要創建線程，這些線程將會被緩存在線程池中
ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：創建一個可重用的、具有固定線程數的線程池
ExecutorService newSingleThreadExecutor()：創建一個只有單線程的線程池，相當於調用newFixedThreadPool()方法時傳入參數
ScheduledExcutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：創建具有指定線程數的線程池，它可以在指定延遲後執行線程任務，corePoolSize指池中所保存的線程數，即使線程是空閒的也被保存在線程池內
ScheduledExcutorService newSingleThreadScheduledExecutor()：創建只有一個線程的線程池，它可以在指定延遲後執行線程任務
ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism)：創建持有足夠的線程的線程池來支持給定的並行級別，該方法還會使用多個隊列來減少競爭
ExecutorService newWorkStealingPool()：同上，如果當前機器有4個CPU，則目標並行級別被設置爲4，也就是相當於上一個方法傳入4作爲參數

ExecutorService代表儘快執行線程的線程池（只要線程池中有閒置線程，就立即執行線程任務），程序只要將一個

Runnable對象或Callable對象（代表線程任務）提交給該線程池，該線程池就會盡快執行該任務，常用API：
Future<?> submit(Runnable task)：將一個Runnable對象提交指定的線程池，線程池將在有空閒線程時執行Runnable對象代表的任務；其中Future對象代表Runnable任務的返回值－但run()方法沒有返回值，所以Future對象將在run()方法執行結束後返回null；但可以調用Future的isDone()、isCancelled()方法來獲得Runnable對象的執行狀態
<T> Future<T> submit(Runnable task,T result)：同上，其中result顯式指定線程執行結束後的返回值
<T> Future<T> submit(Callable<T> task)：同上，參數換成了Callable對象，其中Future代表Callable對象裏call()方法的返回值
ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable,long delay,TimeUnit unit):指定callable任務將在delay延遲後執行
ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,long delay,TimeUnit unit)：指定command任務將在delay延遲後執行
ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,long initialDelay,long period,TimeUnit unit)：同上，而且以設定頻率重複執行，在initialDelay後開始執行，依次在initialDelay+period、initialDelay+2*period...處重複執行，依次類推
ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,long initialDelay,long delay,TimeUnit unit)：創建並執行一個在給定初始延遲後首次啓動的定期操作，隨後在每一次執行終止和下一次執行開始之間都存在給定的延遲。如果任務在任一次執行時遇到異常，就會取消後續執行；否則，只能通過程序來顯式取消或終止該任務

用完一個線程池後，應該調用線程池的shutdown()方法，該方法將啓動線程池的關閉序列，調用shutdown()方法後的線程不再接收新任務，但會將以前所有已提交任務執行完成。當線程池中的所有任務都執行完成後，池中的所有線程都會死忙；另外也可以調用線程池的shutdownNow()方法來關閉線程池，該方法試圖停止所有正在執行的活動任務，暫停處理正在等待的任務，並返回等待執行的任務列表
使用線程池來執行線程任務的步驟：
調用Executors類的靜態工廠方法創建一個ExecutorService對象，該對象代表一個線程池
創建Runnable實現類或Callable實現類的實例，作爲線程執行任務
調用ExecutorService對象或Callable實現類的實例，作爲線程執行任務
當不想提交任何任務時，調用ExecutorService對象的shutdown()方法來關閉線程池

ExecutorService pool = Excutors.newFixedThreadPool(6);
Runnable target = ()->{
    system.out.println();
}
pool.submit(target);
pool.submit(target);
pool.shutdown();

Java7提供了ForkJoinPool來支持將一個任務拆分成多個小人物並行計算，在把多個小人物的結果合併成總的計算結果，構造器：

ForkJoinPool(int parallelism)：創一個一個包含parallelism個並行線程的ForkJoinPool
ForkJOinPool()：以Runtime.availableProcessors()方法的返回值作爲parallelism參數來創建ForkJoinPookl
Java8進一步擴展了ForkJoinPool功能：
ForkJoinPool commonPool()：返回一個通用池，運行狀態不會受shutdown()或shutdownNow()方法的影響
int getCommonPoolParallelism()：該方法返回通用池的並行級別
創建了ForkJoinPool實例之後，uji可以調用ForkJoinPool的submit(ForkJoinTask task)或invoke(ForkJoinTask task)方法來執行指定任務。其中ForkJoinTask代表一個可以並行、合併的任務；ForkJoinTask是一個抽象類，它還有兩個抽象子類：RecursiveAction和RecursiveTask；其中RecursiveTask代表有返回值的任務，而RecursiveAction代表沒有返回值的任務
例：
class PrintTask extends RecursiveAction{
    int middle = (start + end)/2;
    PrintTask left = new PrintTask(start,middle);
    PrintTask right = new PrintTask(middle,end);
    left.fork();
    right.fork();
}
class CalTask extends RecursiveTask<Integer>{
    int middle = (start + end)/2;
    CalTask left = new CalTask(arr,start,middle);
    CalTask right = new CalTask(arr,middle,end);
    left.fork();
    right.fork();
    return left.join() + right.join();
}

ThreadLocal是線程局部變量的意思，就是爲每一個使用該變量的線程都提供一個變量值的副本，使每一個線程都可以獨立地改變的副本，而不會和其它線程的副本衝突

T get()：返回此線程局部變量中當前線程副本中的值
void remove()：刪除此線程局部變量中當前線程的值
void set(T value)：設置此線程局部變量中當前線程副本中的值
ThreadLocal並不能替代同步機制，兩者面向的問題領域不同。同步機制是爲了同步多個線程相同資源的併發訪問，是多個線程之間進行通信的有效方式；而ThreadLocal是爲了隔離多個線程的數據共享，從根本上避免了多個線程之間對共享資源（變量）的競爭，也就不需要多多個線程進行同步了

包裝線程不安全的集合
Java集合中ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap等都是線程不安全的，當多個併發線程向這些集合中存、取元素時，就會破壞這些集合的數據完整性
Colection提供的類方法可以把這些集合包裝成線程安全的集合：

<T> Collection<T> synchronizedCollection(Collection<T> c)：返回指定collection對應的線程安全的collection
static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list)：返回指定List對象對應的線程安全的List對象
static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m)：類似上
static <T> Set<T> synchronizedSet(Set<T> s)：類似上
static <K,V> SortedMap<K,V>synchronizedSortedMap(SortedMap<K,V> m)：類似上
static <T> SortedSet<T> synchronizedSortedSet(SortedSet<T> s)：類似上
HashMap m = Collections.synchronizedMap(new HashMap());

《瘋狂Java講義》學習筆記（十二）多線程

1、線程概述

2、線程的創建和啓動

3、線程的生命週期

4、線程控制

5、線程同步

6、線程通信

7、使用Condition控制線程通信

8、使用阻塞隊列（BlockingQueue）控制線程通信

9、線程組

10、線程異常

11、線程池

Hql語句中使用group by having中注意

《瘋狂Java講義》學習筆記（九）異常處理

Win10安裝JDK和配置環境變量

SQLServer2008R2 不允許保存更改錯誤解決辦法

Cannot resolve javax.media:jai_core:1.1.3

Mac下配置sublime實現LaTeX

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

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