线程（Thread）

news2024/9/23 5:32:27

目录

线程（Thread）

线程的创建方式 实现方式

Runnable和Callable的区别

线程的命名和优先级

线程的六种状态

线程的插队

线程的中断

线程的让出

守护线程

设置线程为守护线程

sleep()和wait()的区别

线程的同步synchronized锁

语法格式

实现原理

锁升级（锁优化、所膨胀）

线程安全的案例

ReentrantLock锁

并发集合

CopyOnWriteArrayList

思想

并发修改时保证线程安全

并发读取

CopyOnWriteArraySet

BlockingQueue阻塞队列

ArrayBlockingQueue：有界队列

LinkedBlockingQueue：无界队列

ConcurrentHashMap

线程池

常用方法

执行流程

配置参数

拒绝策略

常用线程池

线程（Thread）

线程的创建方式 实现方式

创建方式只有一种:通过Thread创建

实现方式有四种分别是：

  1. 继承Thread类实现

  2. 传入Runnable接口实现类实现

  3. 传入Callable接口实现类实现（要用FutureTask转化为runnable）

  4. 通过线程池实现

Runnable和Callable的区别

  1. runnable接口中的run()方法没有返回值，callable接口中的call()方法有返回值

  2. callable接口实现类中的run方法允许异常向上抛出，可以在内部处理，runnable接口实现类中run方法的异常必须在内部处理，不能向上抛出。

线程的命名和优先级

命名：

  1. 在实例化Thread时传入线程名

  2. setName()方法设置线程名

优先级：setPriority()方法设置,（最大10，最小1，默认5）

线程的六种状态

线程创建后为new状态，start()启动后进入runnable可运行状态，run()方法执行结束后进入terminated终止状态，runnable有三个分支状态，当多个线程竞争时，没有获取到锁的线程进入blocked阻塞状态。调用Object.wait()方法和Thread.join()方法后会进入waiting等待状态，调用notify()方法唤醒线程重新进入runnable状态。调用Thread.join(时间值)、Object.wait(时间值)、Thread.sleep(时间值)等方法进入timed_waiting计时,等待状态时间结束后恢复runnable可运行状态。

线程的插队

调用 join() 方法实现插队。

底层通过调用Object的wait方法实现，因为线程在die的时候会自动调用自身的notifyAll方法，来释放所有的资源和锁。

线程的中断

interrupt()

修改中断状态为true，抛出InterruptedException，执行结束。

线程的让出

yield() 让出一次

守护线程

设置线程为守护线程

通过 setDaemon(true) 方法设置

守护线程是用来为用户线程服务的，当一个程序中的所有用户线程都结束之后，无论守护线程是否在工作都会跟随用户线程一起结束。

sleep()和wait()的区别

  1. 休眠过程中，当前线程不会让出持有的"锁",等待过程中，当前线程会让出持有的"锁"

线程的同步synchronized锁

线程安全问题：多个线程同时访问竞争一个资源时，会导致数据损坏不一致。

保证一段代码的原子性就是通过加锁和解锁实现的，实现线程的同步安全，参数对象一致则使用同一个锁。

            synchronized (mutex) {
                Counter.count-=1;
            }

synchronized是一个关键字

语法格式

代码块：自定义对象作为锁

普通方法前：this,代表调用该方法的对象

静态方法前：该静态类Class对象

实现原理

1.通过Monitorenter和Monitorexit两个指令实现

2.通过monitor监视器机制实现线程同步

WaitSet：线程等待区

EntryList：线程阻塞区

Owner：线程拥有者

锁升级（锁优化、所膨胀）

在JDK1.6之前，synchronized性能开销较大；在JDK1.6之后，对synchronized进行了优化，它会自动根据程序的执行情况，自动进行锁的升级：偏向锁->轻量级锁->重量级锁

偏向锁(偏斜锁)：只有一个线程访问时，使用偏向锁,通过Owner记录线程ID实现

轻量级锁：出现多个线程访问时（没有并发），使用轻量级锁,通过CAS实现

重量级锁：出现多个线程并发访问时，使用重量级锁。由于重量级锁，使用操作系统的互斥锁实现。（使用互斥锁，从“用户态”切换至“内核态”，带来性能开销，所以性能相对较差）

线程安全的案例

可变字符串的线程安全： StringBuffer : 线程安全（在改变字符串内容的方法上使用synchronized同步锁），性能较差

StringBuilder：线程不安全，性能较好

集合类的线程安全(使用synchronized关键字实现线程安全)

List接口的线程安全实现类：Vector,Stack

Map接口的线程安全实现类：Hashtable

ReentrantLock锁

1.ReentrantLock是核心类库提供的锁实现类，实现了Lock接口，通过lock()方法加锁，unlock()方法释放锁。

2.通过trylock()方法支持获取锁的尝试机制

3.支持公平锁和非公平锁，内部通过AQS机制实现

ReentrantLock实现线程安全的案例

CopyOnWriteArrayList

ArrayBlockingQueue

并发集合

List Set Map Queue

CopyOnWriteArrayList

思想

修改时将原数组内容复制Copy到新数组内，在新数组内修改，然后替换

并发修改时保证线程安全

通过ReentrantLock实现多个线程并发修改时的线程安全同步（添加元素的同时，不允许删除）

添加新元素：list.add("")

按照指定下标替换元素：list.set(index, element)

按照指定下标删除元素：list.remove(0)

并发读取

没有加锁，允许多个线程同时并发读取；但是读取时，可能产生脏读（读取的同时，允许写入操作）。

CopyOnWriteArraySet

内部通过一个CopyOnWriteArrayList实现

BlockingQueue阻塞队列

阻塞队列：有两个线程，分别进行读写（task和put）操作；读取时，不允许写入，如果队列为空，则读取线程阻塞；写入时，不允许读取，如果队列已满，则写入线程阻塞；

经常用于生产消费场景

ArrayBlockingQueue：有界队列

LinkedBlockingQueue：无界队列

ConcurrentHashMap

JDK1,7：通过分段锁实现线程安全

JDK1,8：通过 synchronized+CAS实现线程安全

当产生哈希冲突时，通过synchronized将根节点作为锁，进行线程的同步安全

在没有产生哈希冲突时，通过CAS进行无锁化操作，降低synchronized进行线程同步操作所引发的性能下降

线程池

常用类和接口

ExecutorService接口：线程池的操作

Executors类：工具类，提供了常见线程池的封装

ThreadPoolExecutor类：具体线程池实现类

常用方法

void execute(Runnable command)：提交线程任务

Future<T> submit(Callable<T> task)：提交线程任务，可以获取线程执行结果

void shutdown()：将线程池中的线程任务执行完毕后，关闭线程池

List<Runnable> shutdownNow()：立刻关闭线程池，并返回未完成的线程任务

执行流程

  1. 提交线程任务，分配空闲线程

  2. 判断“工作线程数”是否超出“核心线程数”，如果未超出，则创建新线程；

  3. 如果超出，将线程任务存入工作队列

  4. 如果工作队列已满，判断判断“工作线程数”是否超出“最大线程数”，如果未超出，则创建新线程

  5. 如果超出，则执行拒绝策略

配置参数

核心线程数

最大线程数

线程存活时间

工作队列

线程工厂

拒绝策略

AbortPolicy(默认拒绝策略)：丢弃当前线程任务，并抛出RejectedExecutionException

AbortPolicy：丢弃当前线程任务

DiscardOldestPolicy：丢弃工作队列中最早入队的线程任务

CallerRunsPolicy：由当前调用线程处理执行线程任务

常用线程池

Executors.newFixedThreadPool(3)：固定数目的线程池

Executors.newCachedThreadPool()：动态数目的线程池(线程被缓存，提供重复使用效率)

Executors.newSingleThreadExecutor()：仅包含1个线程的线程池(将大量的线程任务保存至工作队列，然后按照提交顺序，用一条线程依次处理)

Executors.newScheduledThreadPool(5)：可以按照时间进行调度执行任务的线程池

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