JAVA高级进阶11多线程

时间：2024-07-05 07:21:47

第十一天、多线程

线程安全问题

线程安全问题

  • 多线程给我们带来了很大性能上的提升,但是也可能引发线程安全问题

  • 线程安全问题指的是当个多线程同时操作同一个共享资源的时候,可能会出现的操作结果不符预期问题

线程同步方案

认识线程同步

线程同步

  • 线程同步就是让多个线程先后依次访问共享资源,这样就解决了安全问题,它最常见的方案就是加锁

  • 加锁 : 每次只允许一个多线程加锁,加锁后才能进入访问 ,访问完毕后自动解锁,之后其它线程才能加锁进来

方式一 : 同步代码块

同步代码块

  • 作用 : 把访问共享资源的核心代码给上锁,以此保证线程安全

  • synchronized(同步锁) {
        访问共享资源的核心代码
}

  • 原理 : 每次只允许一个线程加锁后进入,执行完毕后自动解锁,其他线程才可以进来执行

同步锁的注意事项

  • 对于当前同时执行的线程来说,同步锁必须是同一把锁(同一个对象),否则会出bug

  • 对于实列方法建议使用this作为锁对象

  • 对于静态方法建议使用字节码（类名.class）对象作为锁对象

方式二：同步方法

同步方法

  • 作用：把访问共享资源的核心方法给上锁，以此保证线程安全

  • 修饰符 synchronized 返回值类型 方法名称(形参列表) {
        操作共享资源的代码
}

  • 原理：每次只能一个线程进入，执行完毕以后自动解锁，其他线程才可以进来执行

同步方法底层原理

  • 同步方法其实底层也是有隐式锁对象的，只是锁的范围是整个方法代码

  • 如果方法是实例方法：同步方法默认用this作为的锁对象

  • 如果方法是静态方法：同步方法默认用类名.class作为的锁对象

方式三：Lock锁

Lock锁

  • Lock锁是JDK5开始提供的一个新的锁定操作，通过它可以创建出锁对象进行加锁和解锁，更灵活、更方便、更强大

  • Lock是接口，不能直接实例化，可以采用它的实现类ReentrantLock来构建Lock锁对象

Lock的常用方法

线程池

认识线程池

当前创建线程的问题

  • 用户每发起一个请求，后台就需要创建一个新线程来处理，任务处理完毕之后，线程就会被销毁

  • 下次新任务来了肯定又要创建新线程处理的，用完又要被销毁

  • 而创建和销毁线程的开销是很大的，当请求过多时，肯定会产生大量的线程出来，这样会严重影响系统的性能

什么是线程池

  • 线程池就是一个可以复用线程的技术

  • 它就像一个大的池子一样，里面可以放置一些线程，当需要的时候，就从里面取出来用，用完了就还回去

  • 如此一来，就不必频繁的创建和销毁线程了，大大的提高了线程的利用率，提供系统的性能

线程池的工作原理以及执行流程

  • 判断核心线程数是否已满，如果没满，则创建一个新的核心线程来执行任务

  • 如果核心线程满了，则判断工作队列是否已满，如果没满，则将任务存储在这个工作队列

  • 如果工作队列满了，则判断最大线程数是否已满，如果没满，则创建临时线程执行任务

  • 如果最大线程数已满，则执行拒绝策略

如何创建线程池？

谁代表线程池？

  • JDK 5.0起提供了代表线程池的接口：ExecutorService

如何得到线程池对象?

  • 使用ExecutorService的实现类ThreadPoolExecutor自创建一个线程池对象

ThreadPoolExecutor

  • 参数一：corePoolSize : 指定线程池的核心线程的数量

  • 参数二：maximumPoolSize：指定线程池的最大线程数量

  • 参数三：keepAliveTime ：指定临时线程的存活时间

  • 参数四：unit：指定临时线程存活的时间单位(秒、分、时、天）

  • 参数五：workQueue：指定线程池的任务队列

  • 参数六：threadFactory：指定线程池的线程工厂

  • 参数七：handler：指定线程池的任务拒绝策略（线程都在忙，任务队列也满了的时候，新任务来了该怎么处理）

任务缓冲队列

任务拒绝策略

线程池处理Runnable任务

ExecutorService的常用方法

线程池处理Callable任务

ExecutorService的常用方法

Executors工具类实现线程池

Executors

  • 是一个线程池的工具类，提供了很多静态方法用于返回不同特点的线程池对象

  • 注意 ：这些方法的底层，都是通过线程池的实现类ThreadPoolExecutor创建的线程池对象

Executors使用可能存在的陷阱

  • 大型并发系统环境中使用Executors如果不注意可能会出现系统风险

线程通信(了解)

什么是线程通信？

  • 当多个线程共同操作共享的资源时，线程间通过某种方式互相告知自己的状态，以相互协调，并避免无效的资源争夺

线程通信的常见模型（生产者与消费者模型）

  • 生产者线程负责生产数据

  • 消费者线程负责消费生产者生产的数据

  • 注意：生产者生产完数据应该等待自己，通知消费者消费；消费者消费完数据也应该等待自己，再通知生产者生产

Object类的等待和唤醒方法

注意

  • 上述方法应该使用当前同步锁对象进行调用

理论补充

进程与线程

进程与线程

  • 进程：正在运行的程序（软件）就是一个独立的进程

  • 线程：线程是属于进程的，一个进程中可以同时运行很多个线程

  • 关系：进程=火车 线程=车厢

并发与并行

并发的含义

  • 进程中的线程是由CPU负责调度执行的，但CPU能同时处理线程的数量有限，为了保证全部线程都能往前执行， CPU会轮询为系统的每个线程服务，由于CPU切换的速度很快，给我们的感觉这些线程在同时执行，这就是并发

并行的含义

  • 在同一个时刻上，同时有多个线程在被CPU调度执行

多线程到底是怎么在执行的?

  • 并发和并行同时进行的

线程生命周期

线程的生命周期和状态

  • 也就是线程从生到死的过程中，经历的各种状态及状态转换，Java总共定义了6种状态

线程的6种状态互相转换

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