摘要：本文對多線程基礎知識進行梳理，主要包括多線程的基本使用，對象及變量的并發訪問，線程間通信，的使用，定時器，單例模式，以及線程狀態與線程組。源碼采用構建，多線程這部分源碼位于模塊中。通知可能等待該對象的對象鎖的其他線程。

本文對多線程基礎知識進行梳理，主要包括多線程的基本使用，對象及變量的并發訪問，線程間通信，lock的使用，定時器，單例模式，以及線程狀態與線程組。

花了一周時間閱讀《java多線程編程核心技術》(高洪巖 著)，本文算是此書的整理歸納，書中幾乎所有示例，我都親手敲了一遍，并上傳到了我的github上，有興趣的朋友可以到我的github下載。源碼采用maven構建，多線程這部分源碼位于java-multithread模塊中。

倉庫地址：java-learning

git clone： git@github.com:brianway/java-learning.git

基礎知識

創建線程的兩種方式：1.繼承Thread類，2.實現Runnable接口。具體兩者的聯系可以參考我之前的博文《java基礎鞏固筆記(5)-多線程之傳統多線程》

一些基本API：isAlive(),sleep(),getId(),yield()等。

isAlive()測試線程是否處于活動狀態

sleep()讓“正在執行的線程”休眠

getId()取得線程唯一標識

yield()放棄當前的CPU資源

棄用的API:stop(),suspend(),resume()等，已經棄用了，因為可能產生數據不同步等問題。

停止線程的幾種方式：

使用退出標識，使線程正常退出，即run方法完成。

使用interrupt方法中斷線程

線程的優先級:繼承性，規則性，隨機性

線程的優先級具有繼承性. 如,線程A啟動線程B，則B和A優先級一樣

線程的優先級具有規則性. CPU盡量傾向于把資源優先級高的線程

線程的優先級具有隨機性. 優先級不等同于執行順序，二者關系不確定

java中的兩種線程：用戶線程和守護(Daemon)線程。

守護線程：進程中不存在非守護線程時，守護線程自動銷毀。典型例子如：垃圾回收線程。

比較和辨析

某個線程與當前線程：當前線程則是指正在運行的那個線程，可由currentThread()方法返回值確定。例如，直接在main方法里調用run方法，和調用線程的start方法，打印出的當前線程結果是不同的。

interrupted()和isInterrupted()

interrupted()是類的靜態方法，測試當前線程是否已經是中斷狀態，執行后具有將狀態標志清除為false的功能。

isInterrupted()是類的實例方法，測試Thread對象是否已經是中斷狀態，但不清楚狀態標志。

sleep()和wait()區別：

sleep()是Thread類的static(靜態)的方法；wait()方法是Object類里的方法

sleep()睡眠時，保持對象鎖，仍然占有該鎖；wait()睡眠時，釋放對象鎖

在sleep()休眠時間期滿后，該線程不一定會立即執行，這是因為其它線程可能正在運行而且沒有被調度為放棄執行，除非此線程具有更高的優先級；wait()使用notify或者notifyAlll或者指定睡眠時間來喚醒當前等待池中的線程

wait()必須放在synchronized block中，否則會在runtime時扔出java.lang.IllegalMonitorStateException異常

synchronized關鍵字

調用用關鍵字synchronized聲明的方法是排隊運行的。但假如線程A持有某對象的鎖，那線程B異步調用非synchronized類型的方法不受限制。

synchronized鎖重入:一個線程得到對象鎖后，再次請求此對象鎖時是可以得到該對象的鎖的。同時，子類可通過“可重入鎖”調用父類的同步方法。

同步不具有繼承性。

synchronized使用的“對象監視器”是一個，即必須是同一個對象

synchronized同步方法和synchronized同步代碼塊。

對其他synchronized同步方法或代碼塊調用呈阻塞狀態。

同一時間只有一個線程可執行synchronized方法/代碼塊中的代碼

synchronized(非this對象x)，將x對象作為“對象監視器”

當多個線程同時執行synchronized(x){}同步代碼塊時呈同步效果

當其他線程執行x對象中synchronizd同步方法時呈同步效果

當其他線程執行x對象方法里的synchronized(this)代碼塊時呈同步效果

靜態同步synchronized方法與synchronized(class)代碼塊：對當前對應的class類進行持鎖。

線程的私有堆棧圖

volatile關鍵字：主要作用是使變量在多個線程間可見。加volatile關鍵字可強制性從公共堆棧進行取值,而不是從線程私有數據棧中取得變量的值

在方法中while循環中設置狀態位(不加volatile關鍵字)，在外面把狀態位置位并不可行，循環不會停止，比如JVM在-server模式。

原因：是私有堆棧中的值和公共堆棧中的值不同步

volatile增加了實例變量在多個線程間的可見性，但不支持原子性

原子類:一個原子類型就是一個原子操作可用的類型，可在沒有鎖的情況下做到線程安全。但原子類也不是完全安全，雖然原子操作是安全的，可方法間的調用卻不是原子的，需要用同步。

讀取公共內存圖

辨析和零散補充

synchronized靜態方法與非靜態方法：synchronized關鍵字加static靜態方法上是給Class類上鎖，可以對類的所有實例對象起作用；synchronized關鍵字加到非static靜態方法上是給對象上鎖，對該對象起作用。這兩個鎖不是同一個鎖。

synchronized和volatile比較

1)關鍵字volatile是線程同步的輕量級實現，性能比synchronized好，且volatile只能修飾變量，synchronized可修飾方法和代碼塊。

2)多線程訪問volatile不會發生阻塞，synchronized會出現阻塞

3)volatile能保證數據可見性，不保證原子性;synchronized可以保證原子性，也可以間接保證可見性，因為synchronized會將私有內存和公共內存中的數據做同步。

4)volatile解決的是變量在多個線程間的可見性，synchronized解決的是多個線程訪問資源的同步性。

String常量池特性，故大多數情況下，synchronized代碼塊都不適用String作為鎖對象。

多線程死鎖。使用JDK自帶工具，jps命令+jstack命令監測是否有死鎖。

內置類與靜態內置類。

鎖對象的的改變。

一個線程出現異常時，其所持有的鎖會自動釋放。

變量在內存中的工作過程圖

等待/通知機制：wait()和notify()/notifyAll()。wait使線程停止運行，notify使停止的線程繼續運行。

wait()：將當前執行代碼的線程進行等待，置入"預執行隊列"。

在調用wait()之前，線程必須獲得該對象的對象級別鎖；

執行wait()方法后，當前線程立即釋放鎖；

從wait()返回前，線程與其他線程競爭重新獲得鎖

當線程呈wait()狀態時，調用線程的interrup()方法會出現InterrupedException異常

wait(long)是等待某一時間內是否有線程對鎖進行喚醒，超時則自動喚醒。

notify()：通知可能等待該對象的對象鎖的其他線程。隨機挑選一個呈wait狀態的線程，使它等待獲取該對象的對象鎖。

在調用notify()之前，線程必須獲得該對象的對象級別鎖；

執行完notify()方法后，不會馬上釋放鎖，要直到退出synchronized代碼塊，當前線程才會釋放鎖。

notify()一次只隨機通知一個線程進行喚醒

notifyAll()和notify()差不多，只不過是使所有正在等待隊中等待同一共享資源的“全部”線程從等待狀態退出，進入可運行狀態。

每個鎖對象有兩個隊列：就緒隊列和阻塞隊列。

就緒隊列：存儲將要獲得鎖的線程

阻塞隊列：存儲被阻塞的的線程

生產者/消費者模式

“假死”：線程進入WAITING等待狀態，呈假死狀態的進程中所有線程都呈WAITING狀態。

假死的主要原因：有可能連續喚醒同類。notify喚醒的不一定是異類，也許是同類，如“生產者”喚醒“生產者”。

解決假死：將notify()改為notifyAll()

wait條件改變，可能出現異常，需要將if改成while

通過管道進行線程間通信：一個線程發送數據到輸出管道，另一個線程從輸入管道讀數據。

字節流：PipedInputStream和PipedOutputStream

字符流：PipedReader和PipedWriter

join()：等待線程對象銷毀，具有使線程排隊運行的作用。

join()與interrupt()方法彼此遇到會出現異常。

join(long)可設定等待的時間

join與synchronized的區別：join在內部使用wait()方法進行等待;synchronized使用的是“對象監視器”原理作為同步

join(long)與sleep(long)的區別：join(long)內部使用wait(long)實現，所以join(long)具有釋放鎖的特點;Thread.sleep(long)不釋放鎖。

ThreadLocal類：每個線程綁定自己的值

覆寫該類的initialValue()方法可以使變量初始化，從而解決get()返回null的問題

InheritableThreadLocal類可在子線程中取得父線程繼承下來的值。

ReentrantLock類：實現線程之間的同步互斥，比synchronized更靈活

lock()，調用了的線程就持有了“對象監視器”，效果和synchronized一樣

使用Condition實現等待/通知：比wait()和notify()/notyfyAll()更靈活，比如可實現多路通知。

調用condition.await()前須先調用lock.lock()獲得同步監視器

Object與Condition方法對比

一些API

公平鎖與非公平鎖

公平鎖表示線程獲取鎖的順序是按照加鎖的順序來分配的，即FIFO先進先出。

非公平鎖是一種獲取鎖的搶占機制，隨機獲得鎖。

ReentrantReadWriteLock類

讀讀共享

寫寫互斥

讀寫互斥

寫讀互斥

常用API

schedule和scheduleAtFixedRate的區別:schedule不具有追趕執行性;scheduleAtFixedRate具有追趕執行性

立即加載/“餓漢模式”：調用方法前，實例已經被創建了。通過靜態屬性new實例化實現的

延遲加載/“懶漢模式”：調用get()方法時實例才被創建。最常見的實現辦法是在get()方法中進行new實例化

缺點：多線程環境中，會出問題

解決方法

聲明synchronized關鍵字，但運行效率非常低下

同步代碼塊，效率也低

針對某些重要代碼(實例化語句)多帶帶同步，效率提升，但會出問題

使用DCL雙檢查鎖

使用enum枚舉數據類型實現單例模式

方法與狀態關系示意圖

線程的狀態：Thread.State枚舉類,參考官網APIEnum Thread.State

線程組：線程組中可以有線程對象，也可以有線程組，組中還可以有線程。可批量管理線程或線程組對象。

SimpleDateFormat非線程安全，解決辦法有：

創建多個SimpleDateFormat類的實例

使用ThreadLocal類

線程組出現異常的處理

setUncaughtExceptionHandler()給指定線程對象設置異常處理器

setDefaultUncaughtExceptionHandler()對所有線程對象設置異常處理器

淺談Java中的鎖

java synchronized關鍵字的用法

Java Thread(線程)案例詳解sleep和wait的區別

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