Java多线程

• 线程的概念
  • 多线程简介
  • 创建新线程
  • 线程状态
  • join练习
  • 中断线程
  • 守护线程
• 线程同步
  • 线程同步
  • synchronized方法
  • 死锁
  • wait和notify
• 高级concurrent包
  • ReentrantLock
  • ReadWriteLock
  • Condition
  • Concurrent集合
  • Atomic
  • ExecutorService
  • Future
  • CompletableFuture
  • Fork/Join
• 线程工具类
  • ThreadLocal
• 线程池
  • 线程池的作用
  • 线程池的优势
  • JDK自带的四种线程池
• 集合的线程安全问题

线程的概念

多线程简介

多线程技术是一把双刃剑,在使用时需要充分考虑它的优缺点。

1. 优点
   • 多线程技术使程序的响应速度更快，因为用户界面可以在进行其它工作的同时一直处于活动状态
   • 当前没有进行处理的任务时可以将处理器时间让给其它任务
   • 占用大量处理时间的任务可以定期将处理器时间让给其它任务
   • 可以随时停止任务
   • 可以分别设置各个任务的优先级以优化性能
2. 缺点
   • 等候使用共享资源时造成程序的运行速度变慢。这些共享资源主要是独占性的资源 ,如打印机等。
   • 对线程进行管理要求额外的CPU开销。线程的使用会给系统带来上下文切换的额外负担。当这种负担超过一定程度时,多线程的特点主要表现在其缺点上,比如用独立的线程来更新数组内每个元素。
   • 线程的死锁。即较长时间的等待或资源竞争以及死锁等多线程症状。
   • 对公有变量的同时读或写。当多个线程需要对公有变量进行写操作时,后一个线程往往会修改掉前一个线程存放的数据,从而使前一个线程的参数被修改;另外 ,当公用变量的读写操作是非原子性时,在不同的机器上,中断时间的不确定性,会导致数据在一个线程内的操作产生错误,从而产生莫名其妙的错误,而这种错误是程序员无法预知的。
3. 适合的场景
   • 耗时或大量占用处理器的任务阻塞用户界面操作
   • 各个任务必须等待外部资源 (如远程文件或 Internet连接)

创建新线程

1. 继承Thread类
   优势是：
   编写简单，如果需要访问当前线程，则无需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this即可获得当前线程。
   劣势是：
   线程类已经继承了Thread类，所以不能再继承其他父类。

2. 实现Runnable接口
   优势是：
   线程类只是实现了Runnable接口或Callable接口，还可以继承其他类。
   在这种方式下，多个线程可以共享同一个target对象，所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况，从而可以将CPU、代码和数据分开，形成清晰的模型，较好地体现了面向对象的思想。
   劣势是：
   编程稍微复杂，如果要访问当前线程，则必须使用Thread.currentThread()方法。

线程状态

Java中的线程的生命周期大体可分为5种状态。

1. NEW（新建）：这种情况指的是，通过New关键字创建了Thread类（或其子类）的对象

2. RUNNABLE（就绪）：这种情况指的是Thread类的对象调用了start()方法，这时的线程就等待时间片轮转到自己这，以便获得CPU；第二种情况是线程在处于RUNNABLE状态时并没有运行完自己的run方法，时间片用完之后回到RUNNABLE状态；还有种情况就是处于BLOCKED状态的线程结束了当前的BLOCKED状态之后重新回到RUNNABLE状态。

3. RUNNING（运行）：这时的线程指的是获得CPU的RUNNABLE线程，RUNNING状态是所有线程都希望获得的状态。

4. DEAD（阻塞）：处于RUNNING状态的线程，在执行完run方法之后，就变成了DEAD状态了。

5. BLOCKED（死亡）：运行完run方法，线程结束，进入DEAD状态。

join练习

中断线程

守护线程

线程同步

线程同步

synchronized方法

死锁

wait和notify

高级concurrent包

ReentrantLock

ReadWriteLock

Condition

Concurrent集合

Atomic

ExecutorService

Future

CompletableFuture

Fork/Join

线程工具类

ThreadLocal

线程池

线程池的作用

限制系统中执行线程的数量。
根据系统的环境情况，可以自动或手动设置线程数量，达到运行的最佳效果；少了浪费了系统资源，多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其他线程排队等候。一个任务执行完毕，再从队列的中取最前面的任务开始执行。若队列中没有等待进程，线程池的这一资源处于等待。当一个新任务需要运行时，如果线程池中有等待的工作线程，就可以开始运行了；否则进入等待队列。

线程池的优势

1. 减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
2. 可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

JDK自带的四种线程池

1. newSingleThreadExecutor
   创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
2. newFixedThreadPool
   创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。
3. newCachedThreadPool
   创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。
4. newScheduledThreadPool 创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

集合的线程安全问题

1. Vector 线程安全，但是效率较低，现在已经不建议使用。
   Stack 线程安全，是Vector的一个子类，它实现了一个标准的后进先出的栈。
   ArrayList、LinkedList线程不安全。
2. Hashtable 线程安全
   HashMap 线程不安全
3. ConcurrentHashMap 支持高并发、高吞吐量的线程安全HashMap实现。
4. HashMap