今天這裏總的概訴一下多線程，把我們之前學習的串行起來。

多線程基礎

線程和進行的區別：線程是一條執行路徑。多線程是多條獨立的執行路徑，他們與進程的區別是，進程可以看作是計算機的一個獨立的應用，而線程只是一條執行路徑，一個進行會包含多個線程。

創建線程的方式：1.繼承Thread類，重寫run方法 2.實現Runnable接口，實現run方法總的來說就這兩種話可以寫成匿名內部類方式。

使用多線程的好處：合理的使用多線程可以提高程序效率，多線程會充分利用CPU，所以會壓榨CPU爲我們執行任務。但是需要合理配置線程，超出CPU承受範圍，會適得其反。

線程的五個狀態：創建，就緒，運行，阻塞，銷燬。其中啓動線程是 start()方法。銷燬分爲兩種情況，正常執行完畢和執行期間發生異常。

另外在--java併發編程之多線程基礎--中補充一點-------->在主線程中創建線程，這時候的線程是一個全新的執行路徑，不會受到主線程的影響，哪怕是主線程執行完畢，子線程還是會繼續執行，這個時候的子線程就相當於一條全新的執行路徑。如果多線程中涉及到事務，那麼這個時候的事務都是獨立的？切記是獨立的，不會因爲一個地方出錯而回滾。如果想要主線程銷燬，子線程也銷燬可以設置子線程爲守護線程。--------> setDaemon(true)

多線程線程安全問題

什麼是線程安全問題：當多線程在操作同一個共享變量的時候，因爲線程不是直接操作值，而是操作的本地內存（JMM），當本地內存刷新到主內存中肯定是存在時間的，那麼如果這個時候其他線程也對主內存進行了操作，讀取不會發生線程安全問題，只有操作纔會發生線程安全問題。也就是當線程操作同一個共享變量的時候其他線程是不可見的。其他線程不知道你修改了值。

線程的三大特性：原子性，可見性，有序性

原子性：對共享變量讀取和賦值操作是原子性操作，即這些操作是不可被中斷的，要麼執行，要麼不執行。
可見性：一個線程修改了這個變量的值，其他線程能夠立即看得到修改的值。
有序性：即代碼執行順序都是重上至下串行執行。

所以，線程安全問題就是在線程修改了共享變量的時候，就是JMM和線程可見性的原因，通俗說就是當線程修改了共享變量的時候其他線程不知道。

重排序：線程爲了提高執行效率，會把沒有依賴關係的代碼進行重新排序，就違背了有序性特性，那麼就很有可能會影響到最終的執行效果。

volatile：該關鍵字就是用於保證可見性，和有序性的，他可以把線程修改的值馬上刷新到主內存，保證可見性，而且可以禁止從排序，但是卻不能解決線程安全問題。因爲普通的共享變量被修改之後，會在什麼時候把修改值寫入主存是不確定的，當其他線程去讀取時，此時內存中可能還是原來的舊值，因此無法保證線程安全問題。

如何避免線程安全問題：可以使用鎖機制，因爲鎖機制可以保證可見性（只允許一個線程執行）。

鎖總的來說分爲兩類：

悲觀所：是悲觀的，總認爲會發生線程安全問題，所以就加鎖。
樂觀鎖：是樂觀的，它不會認爲會發生線程安全問題，所以就不會加鎖。

多線程鎖的深入

1.悲觀鎖

悲觀鎖代表：Lock(輕量級鎖，遞歸鎖，顯示鎖，互斥鎖)，synchronized關鍵字(重量級鎖，遞歸鎖，互斥鎖)

1-1：Lock接口主要常用實現類

ReentrantLock：可以使用 lock() 靈活的手動上鎖，但是不要忘記 ulock() 釋放鎖資源，與synchronized功能相同。
ReadLock：讀鎖，一次只允許一個線程進行讀取。
WriteLock：寫鎖，一次只允許一個線程進行寫入。

Lock鎖需要結合try進行使用，在finally中手動釋放鎖資源。

1-2：synchronized關鍵字

可以是代碼塊，可以是修飾方法，可以是修飾靜態方法。
如果是修飾方法，使用的是this鎖對象，如果是靜態方法，則使用的是當前類的字節碼文件。
代碼塊，需要指定一個所對象，是一個對象，常用基本數據類型的包裝類型都可以作爲synchronized鎖對象。

1-3：wait，notify

可以實現生產者消費者，當wait的時候就會被阻塞，當執行了notify纔會被釋放，必須結合synchronized使用

1-4：Condition中的await和signal

Condition也可以達到synchronized搭配wait和notify的功能，但是Condition可以指定阻塞的時間，即到達了時間還沒執行signal放行指令，這個時候就會自動放行。

1-5：CountDownLatch計數器

在創建該類的時候，需要指定一個int類型的初始值，該值就是執行countDown()的次數。使用改類的await()方法會阻塞線程，只有當調用了指定次數的countDown()方法，阻塞線程纔會被釋放。

1-6：CyclicBarrier屏障

同樣會在創建的時候指定初始值，調用await()方法會阻塞線程，當之後達到指定初始值數量的線程數纔會被釋放，可以理解爲只有當指定數量線程被創建就緒之後會被統一同時釋放。

1-7：Semaphore信號量

同樣要指定初始值，作用爲指定方法只允許指定數量的線程同時進行執行，其餘的線程會競爭拿到許可證，有了許可證纔可以執行被上鎖的方法，執行完畢之後需要歸還許可證，acquire()獲取許可證，release()釋放許可證。

CountDownLatch，CyclicBarrier，Semaphore詳細使用方法請點擊我：java併發編程之隊列

使用鎖，儘量避免鎖裏面嵌套鎖，否則容易發生死鎖現象。

2.樂觀鎖

CAS無鎖機制：Compare and Swap，即比較再交換。我們可以理解CAS無鎖機制爲一下模式

CAS會存在三個參數，即爲：CAS(V,E,N)

V(Variable)：需要更新的變量
E(Expect)：預期值
N(New)：需要更新的值

CAS無鎖機制白話文解釋：就是當我們要更新變量(Variable)的時候，會將預期值(Expect)和我們需要修改的新值(New)進行比較，如果說Expect和New值相等，那麼就表示沒有其它線程對Variable進行修改，這個時候就會把New賦值給Variable。

樂觀鎖代表類：原子類---->java.util.concurrent.atomic包下面

這裏列出了所有的原子操作類，這裏對常用的原子類做一些介紹

原子更新基本數據類型

AtomicInteger：對Integer類型的原子操作。
AtomicBoolean：對Booleran類型原子操作。
AtomicLong：對Long類型的原子操作。

原子更新數組

AtomicIntegerArray：原子更新整形數組裏面的元素
AtomicLongArray：原子更新長整形數組裏面的元素
AtomicReferenceArray：原子更新引用類型數組裏面的元素

另外如果使用構造函數創建上面幾個對象，並且通過構造函數傳遞需要操作的數組，那麼會賦值一份新的數組，原子不會操作之前的數組，而是操作的複製的數組。

原子更新引用類型

AtomicReference：原子更新引用類型
AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用類型的字段
AtomicMarkableReference：原子更新帶有標記位的引用類型，會帶有版本號

原子更新字段

AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整形的字段
AtomicLongFieldUpdater：原子更新長整形的字段
AtomicStampedReference：原子更新帶有版本號的引用類型，可用於原子的更新數據和數據的版本號。

**原子基本數據類型常用方法**
方法名稱	作用
set(int newValue)	設置一個值，這裏是AtomicInteger，所以參數也是int類型
get()	返回當前值什麼原子類就是返回什麼值
getAndSet(int newValue)	更新並返回更新之前的值，參數爲需要更新的值
boolean compareAndSet(int expect, int update)	更新原子操作，expect預期值，update更新的值，如果更新失敗返回false。
getAndIncrement()	自增，返回更新前的值
getAndDecrement()	自減，返回更新前的值
incrementAndGet()	自增，返回現在的新值
decrementAndGet()	自減，返回現在的新值

黑色部分是12個原子類通用的方法。

12個原子類總結

我們可以看到12個原子類，有兩個是紅色的，爲什麼會這樣呢？因爲其餘10個原子類也不是絕對安全的，他們有可能會發生ABA問題。

爲什麼會發生ABA問題：前面我們說到了CAS是循環進行比較判斷，然後會把預期值和需要更新的值進行比較判斷，如果預期值等於更新的值，那麼就會進行賦值操作，那如果有一個線程修改了值，然後第二個線程又把值修改回去了。那這個時候預期值就沒有發生改變了，但是已經被修改了，這就是所謂的ABA問題。

爲什麼AtomicStampedReference和AtomicMarkableReference沒有ABA問題呢？因爲他在傳統的CAS(V,E,N)上增加了一個版本號，即CAS(V,E,N,V,VE)，這樣只要修改了，那麼版本號都會進行改變，下次進行操作的時候就還會對版本，一級版本預期值進行判斷，如果版本不等於版本預期值，或者更新的值不等於預期值，那麼都會不允許操作。

多線程之隊列

隊列：隊列遵循LIFO原則，即先進先出，在java中隊列（Queue）跟list和set是同一個級別的，他們都是繼承於Collection接口

隊列三大類型：

阻塞隊列：當隊列超中指定最大容量元素超出之後入隊會阻塞，當隊列中不存在元素時，出隊也會阻塞
非阻塞隊列：顧名思義，即不會被阻塞
雙端隊列：一般隊列原理爲FIFO，即先進先出原則，但是雙端隊列，頭和尾可以同時進行出隊和入隊

如果想詳細瞭解隊列，請點擊我：java併發編程之隊列

拓展：多線程如何正確中斷線程

拋出異常法例如：int i = 1 / 0
interrupt 搭配阻塞線程awit()

詳細瞭解請點擊我：interrupt() 配合阻塞中斷線程

多線程之線程池

線程池：線程池相當於是我們多線程的一個管理者，在高併發情況下，如果頻繁的創建線程和銷燬線程，那麼會對性能有很大的影響，而且這樣線程無法管理，當線程多了之後，我們的CPU往往會喫不消，而我們的線程池就是充當一個管理者和調度者，線程池會存在一些空閒的線程，如果當前有任務過來，這個時候就不需要創建線程，直接把閒置的線程拿來使用即可，如果一下來了很多的任務，那麼這個時候線程池就會創建新的線程，如果超過了我們設置的最大線程數，那麼線程池就會把任務保存到隊列中，而且線程池中的線程在執行完畢任務之後不會被馬上銷燬，如果還有任務，那麼線程就會被複用。如果任務被處理完畢之後，被創建的線程也不會一直閒置，而是當指定時間之後會被銷燬。使用多線程，推薦使用線程池

線程池特點總結：

很友好的管理多線程。
存在閒置線程，可以達到快速響應的效果(少量請求，直接使用閒置線程，不必創建線程，當然更快)
有最大線程數量，不會存在無休止創建線程，導致程序崩潰（線程太多也不好，所以要合理配置線程
線程閒置銷燬時間，沒有使用的線程到達指定時間，那麼就會被回收銷燬(避免閒置線程消耗系統資源
有緩存隊列，超額任務可進行緩存，避免創建過多線程，和流量削鋒，避免程序崩潰
當然還可以提升小於效率咯（多線程特性
有返回值，可拋出異常

多線程兩大創建方式：

創建ThreadPoolExecutor類，調用execute方法，或者submit方法。
Executors類中的抽象方法。

其中ThreadPoolExecutor類需要我們自己指定參數，進行配置線程池，Executors中的抽象方法，封裝好的，可以直接使用。

ThreadPoolExecutor

這是ThreadPoolExecutor參數最多的一個構造函數

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {

corePoolSize：核心線程數，核心線程數就相當於是一直存活的空閒線程
maximumPoolSize：最大線程數，允許創建最大的線程數量
keepAliveTime：空閒線程存活時間
unit：keepAliveTime 時間單位
workQueue：當超出最大線程數之後的任務，需要被緩存的阻塞隊列
threadFactory：線程創建策略
handler：拒絕策略，當任務數量大於核心線程數+隊列最大容量數，就會執行的拒絕策略。

如果自定義線程池，前面五個是比較核心的參數。

Executors

newCachedThreadPool：一個最大線程數接近無限大的一個線程池，空餘線程回收時間爲1分鐘，如果使用這個基本上就不會發生我們上面自定義實現的 ThreadPoolExecutor 出現拒絕策略，因爲我們最大線程數才8，而這個線程池爲 Integer.MAX_VALUE 這麼大
newFixedThreadPool：該線程池創建時要指定最大線程數，他的最大線程數和核心線程數都是一樣的，並且如果有空餘線程會立馬被回收。但是他有一個LinkedBlockingQueue隊列，基本上也算是一個無限大的一個線程池了。
newScheduledThreadPool：核心線程數爲指定的線程數，但是最大線程數也是Integer.MAX_VALUE，並且支持定時執行。
newSingleThreadExecutor：改線程的核心線程數和最大線程數都是1，空餘線程會被立馬回收，但是隊列是LinkedBlockingQueue。

上面四個就是常用的Executors提供的四個線程池，當然Executors中的線程池遠遠不止這幾個。

execute和submit的區別

execute：使用一個實現Runnable接口的線程作爲參數，進行執行該任務，但是沒有返回值，無法拋出異常。

submit：使用一個實現Runnable接口或者Callable<T>接口的線程類，可以有返回值，可以拋出異常。如果接口實現Callable<T>接口，那麼就會返回一個Future接口類型，然後調用該接口中的get()方法或者get(long timeout, TimeUnit unit)方法即可拿到返回值，調用get()方法會阻塞線程，後者的區別就是當到達指定時間，如果還沒有拿到返回值，那麼就會拋出異常。