摘要：創建線程的方式方式一將類聲明為的子類。將該線程標記為守護線程或用戶線程。其中方法隱含的線程為父線程。恢復線程，已過時。等待該線程銷毀終止。更多的使當前線程在鎖存器倒計數至零之前一直等待，除非線

知識體系圖：

線程是進程中獨立運行的子任務。

方式一：將類聲明為 Thread 的子類。該子類應重寫 Thread 類的 run 方法

方式二：聲明實現 Runnable 接口的類。該類然后實現 run 方法

推薦方式二，因為接口方式比繼承方式更靈活，也減少程序間的耦合。

Thread.currentThread()

線程分為守護線程、用戶線程。線程初始化默認為用戶線程。

setDaemon(true) 將該線程標記為守護線程或用戶線程。

特性：設置守護線程，會作為進程的守護者，如果進程內沒有其他非守護線程，那么守護線程也會被銷毀，即使可能線程內沒有運行結束。

某線程a 中啟動另外一個線程 t，那么我們稱 線程 t是 線程a 的一個子線程，而 線程a 是 線程t 的 父線程。

最典型的就是我們在main方法中 啟動 一個 線程去執行。其中main方法隱含的main線程為父線程。

（1）start() 使線程處于就緒狀態，Java虛擬機會調用該線程的run方法；

（2）stop() 停止線程，已過時，存在不安全性：

一是可能請理性的工作得不得完成；

二是可能對鎖定的對象進行“解鎖”，導致數據不同步不一致的情況。

推薦 使用 interrupt() +拋異常 中斷線程。

（3）suspend() 暫停線程，已過時。

resume() 恢復線程，已過時。

suspend 與resume 不建議使用，存在缺陷：

一是可能獨占同步對象；

二是導致數據不一致。

（4）yield() 放棄當前線程的CPU資源。放棄時間不確認，也有可能剛剛放棄又獲得CPU資源。

（5）t.join() 等待該線程t 銷毀終止。

一 原子性（互斥性）：實現多線程的同步機制，使得鎖內代碼的運行必需先獲得對應的鎖，運行完后自動釋放對應的鎖。

二 內存可見性：在同一鎖情況下，synchronized鎖內代碼保證變量的可見性。

三 可重入性：當一個線程獲取一個對象的鎖，再次請求該對象的鎖時是可以再次獲取該對象的鎖的。

如果在synchronized鎖內發生異常，鎖會被釋放。

總結：

（1）synchronized方法 與 synchronized(this) 代碼塊 鎖定的都是當前對象，不同的只是同步代碼的范圍

（2）synchronized (非this對象x) 將對象x本身作為“對象監視器”：

a、多個線程同時執行 synchronized(x) 代碼塊，呈現同步效果。

b、當其他線程同時執行對象x里面的 synchronized方法時，呈現同步效果。

c、當其他線程同時執行對象x里面的 synchronized(this)方法時，呈現同步效果。

（3）靜態synchronized方法 與 synchronized(calss)代碼塊 鎖定的都是Class鎖。Class 鎖與 對象鎖 不是同一個鎖，兩者同時使用情況可能呈異步效果。

（4）盡量不使用 synchronized(string)，是因為string的實際鎖為string的常量池對象，多個值相同的string對象可能持有同一個鎖。

一 內存可見性：保證變量的可見性，線程在每次使用變量的時候，都會讀取變量修改后的最的值。

二 不保證原子性。

線程間通信的方式主要為共享內存、線程同步。

線程同步除了synchronized互斥同步外，也可以使用wait/notify實現等待、通知的機制。

（1）wait/notify屬于Object類的方法，但wait和notify方法調用，必須獲取對象的對象級別鎖，即synchronized同步方法或同步塊中使用。

（2）wait()方法：在其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，或者其他某個線程中斷當前線程，導致當前線程一直阻塞等待。等同wait(0)方法。

wait(long timeout) 在其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者其他某個線程中斷當前線程，或者已超過某個實際時間量前，導致當前線程等待。 單位為毫秒。

void wait(long timeout, int nanos) 與 wait(long timeout) 不同的是增加了額外的納秒級別，更精細的等待時間控制。

（3）notfiy方法：喚醒在此對象監視器上等待的單個線程。選擇是任意性的，并在對實現做出決定時發生。線程通過調用其中一個 wait 方法，在對象的監視器上等待。

（4）notifyAll方法：喚醒在此對象監視器上等待的所有線程。

需要：wait被執行后，會自動釋放鎖，而notify被執行后，鎖沒有立刻釋放，由synchronized同步塊結束時釋放。

應用場景：簡單的生產、消費問題。

讓每個線程都有自己獨立的共享變量，有兩種方式：

一 該實例變量封存在線程類內部；如果該實例變量（非static）是引用類型，存在可能逸出的情況。

二 就是使用ThreadLocal在任意地方構建變量，即使是靜態的（static)。具有很好的隔離性。

（1）重寫initialValue()方法： 初始化ThreadLocal變量，解決get()返回null問題（

（2）InheritableThreadLocal 子線程可以讀取父線程的值，但反之不行

一個簡單的示例：

ReentrantLock 比 synchronized 功能更強大，主要體現：

（1）ReentrantLock 具有公平策略的選擇。

（2）ReentrantLock 可以在獲取鎖的時候，可有條件性地獲取，可以設置等待時間，很有效地避免死鎖。

如 tryLock() 和 tryLock(long timeout, TimeUnit unit)

（3）ReentrantLock 可以獲取鎖的各種信息，用于監控鎖的各種狀態。

（4）ReentrantLock 可以靈活實現多路通知，即Condition的運用。

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ReentrantLock 默認是非公平鎖，允許線程“搶占插隊”獲取鎖。公平鎖則是線程依照請求的順序獲取鎖，近似FIFO的策略方式。

（1）lock() 阻塞式地獲取鎖，只有在獲取到鎖后才處理interrupt信息

（2）lockInterruptibly() 阻塞式地獲取鎖，立即處理interrupt信息，并拋出異常

（3）tryLock() 嘗試獲取鎖，不管成功失敗，都立即返回true、false，注意的是即使已將此鎖設置為使用公平排序策略，tryLock()仍然可以打開公平性去插隊搶占。如果希望遵守此鎖的公平設置，則使用 tryLock(0, TimeUnit.SECONDS)，它幾乎是等效的（也檢測中斷）。

（4）tryLock(long timeout, TimeUnit unit)在timeout時間內阻塞式地獲取鎖，成功返回true，超時返回false，同時立即處理interrupt信息，并拋出異常。

如果想使用一個允許闖入公平鎖的定時 tryLock，那么可以將定時形式和不定時形式組合在一起：

if (lock.tryLock() || lock.tryLock(timeout, unit) ) { … }

條件Condition可以由鎖lock來創建，實現多路通知的機制。

具有await、signal、signalAll的方法，與wait/notify類似，需要在獲取鎖后方能調用。

ReentrantReadWriteLock是對ReentrantLock 更進一步的擴展，實現了讀鎖readLock()（共享鎖）和寫鎖writeLock()（獨占鎖），實現讀寫分離。讀和讀之間不會互斥，讀和寫、寫和讀、寫和寫之間才會互斥，提升了讀寫的性能。

讀鎖示例：

private final java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
public void method() {
try {
lock.readLock().lock();
//獲取到讀鎖readLock，同步塊
} finally {
lock.readLock().unlock();//釋放讀鎖readLock
}
}
寫鎖示例：
private final java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
public void method() {
try {
lock.writeLock().lock();
//獲取到寫鎖writeLock，同步塊
} finally {
lock.writeLock().unlock();//釋放寫鎖writeLock
}
}

（1）同步容器

包括兩部分：

一個是早期JDK的Vector、Hashtable；

一個是它們的同系容器，JDK1.2加入的同步包裝類，使用Collections.synchronizedXxx工廠方法創建。

Map hashmapSync = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
同步容器都是線程安全的，一次只有一個線程訪問容器的狀態。

但在某些場景下可能需要加鎖來保護復合操作。

復合類操作如：新增、刪除、迭代、跳轉以及條件運算。

這些復合操作在多線程并發的修改容器時，可能會表現出意外的行為，

最經典的便是ConcurrentModificationException，

原因是當容器迭代的過程中，被并發的修改了內容，這是由于早期迭代器設計的時候并沒有考慮并發修改的問題。

其底層的機制無非就是用傳統的synchronized關鍵字對每個公用的方法都進行同步，使得每次只能有一個線程訪問容器的狀態。這很明顯不滿足我們今天互聯網時代高并發的需求，在保證線程安全的同時，也必須有足夠好的性能。

（2）并發容器

與Collections.synchronizedXxx()同步容器等相比，util.concurrent中引入的并發容器主要解決了兩個問題：

1）根據具體場景進行設計，盡量避免synchronized，提供并發性。

2）定義了一些并發安全的復合操作，并且保證并發環境下的迭代操作不會出錯。

util.concurrent中容器在迭代時，可以不封裝在synchronized中，可以保證不拋異常，但是未必每次看到的都是”最新的、當前的”數據。

1
Map concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap()
ConcurrentHashMap 替代同步的Map即（Collections.synchronized（new HashMap()））。眾所周知，HashMap是根據散列值分段存儲的，同步Map在同步的時候會鎖住整個Map，而ConcurrentHashMap在設計存儲的時候引入了段落Segment定義，同步的時候只需要鎖住根據散列值鎖住了散列值所在的段落即可，大幅度提升了性能。ConcurrentHashMap也增加了對常用復合操作的支持，比如”若沒有則添加”：putIfAbsent()，替換：replace()。這2個操作都是原子操作。注意的是ConcurrentHashMap 弱化了size()和isEmpty()方法，并發情況盡量少用，避免導致可能的加鎖（當然也可能不加鎖獲得值，如果map數量沒有變化的話）。

CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet分別代替List和Set，主要是在遍歷操作為主的情況下來代替同步的List和同步的Set，這也就是上面所述的思路：迭代過程要保證不出錯，除了加鎖，另外一種方法就是”克隆”容器對象。—缺點也明顯，占有內存，且數據最終一致，但數據實時不一定一致，一般用于讀多寫少的并發場景。

ConcurrentSkipListMap可以在高效并發中替代SoredMap（例如用Collections.synchronzedMap包裝的TreeMap）。

ConcurrentSkipListSet可以在高效并發中替代SoredSet（例如用Collections.synchronzedSet包裝的TreeMap）。

ConcurrentLinkedQuerue是一個先進先出的隊列。它是非阻塞隊列。注意盡量用isEmpty，而不是size();

CountDownLatch是一個同步輔助類。

通常運用場景：

（1）作為啟動信號：將計數 1 初始化的 CountDownLatch 用作一個簡單的開/關鎖存器，或入口。

通俗描述：田徑賽跑運動員等待（每位運動員為一個線程，都在await()）的”發令槍”，當發令槍countDown()，喊0的時候，所有運動員跳過await()起跑線并發跑起來了。

（2）作為結束信號：在通過調用 countDown() 的線程打開入口前，所有調用 await 的線程都一直在入口處等待。用 N 初始化的 CountDownLatch 可以使一個線程在 N 個線程完成某項操作之前一直等待，或者使其在某項操作完成 N 次之前一直等待。

通俗描述：某裁判，在終點等待所有運動員都跑完，每個運動員跑完就計數一次（countDown()）當為0時，就可以往下繼續統計第一人到最后一個撞線的時間。

更多的api：

boolean await(long timeout, TimeUnit unit) 使當前線程在鎖存器倒計數至零之前一直等待，除非線程被中斷或超出了指定的等待時間。

CyclicBarrier是一個同步輔助類。

CyclicBarrier讓一個線程達到屏障時被阻塞，直到最后一個線程達到屏障時，屏障才會開門，所有被屏障攔截的線程才會繼續執行

CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)構造函數，用于在所有線程都到達屏障后優先執行barrierAction的run()方法

使用場景：

可以用于多線程計算以后，最后使用合并計算結果的場景；

通俗描述：某裁判，在終點（await()阻塞處）等待所有運動員都跑完，所有人都跑完就可以做吃炸雞啤酒（barrierAction），但是只要一個人沒跑完就都不能吃炸雞啤酒，當然也沒規定他們同時跑（當然也可以，一起使用CountDownLatch)。

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CyclicBarrier與CountDownLatch的區別：

CountDownLatch強調的是一個線程等待多個線程完成某件事，只能用一次，無法重置；

CyclicBarrier強調的是多個線程互相等待完成，才去做某個事情，可以重置。

更多api：

int await(long timeout, TimeUnit unit) 在所有參與者都已經在此屏障上調用 await 方法之前將一直等待,或者超出了指定的等待時間。

Semaphore信號量是一個計數信號量。

可以認為，Semaphore維護一個許可集。如有必要，在許可可用前會阻塞每一個 acquire()，然后再獲取該許可。每個 release() 添加一個許可，從而可能釋放一個正在阻塞的獲取者。

通俗描述：某個車庫只有N個車位，車主們要泊車，請向車庫保安處阻塞 acquire()等待獲取許可證，當獲得許可證，車主們才可以去泊車。當某個車主離開車位的時候，交還許可證release() ，從而其他阻塞等待的車主有機會獲得許可證。

另外：

Semaphore 默認是非公平策略，允許線程“搶占插隊”獲取許可證。公平策略則是線程依照請求的順序獲取許可證，近似FIFO的策略方式。

（1）線程池是什么？

線程池是一種多線程的處理方式，利用已有線程對象繼續服務新的任務（按照一定的執行策略），而不是頻繁地創建銷毀線程對象，由此提供服務的吞吐能力，減少CPU的閑置時間。具體組成部分包括：

a、線程池管理器（ThreadPool）用于創建和管理線程池，包括創建線程池、銷毀線程池，添加新任務。

b、工作線程（Worker）線程池中的線程，閑置的時候處于等待狀態，可以循環回收利用。

c、任務接口（Task）每個任務必須實現的接口類，為工作線程提供調用，主要規定了任務的入口、任務完成的收尾工作、任務的狀態。

d、等待隊列（Queue）存放等待處理的任務，提供緩沖機制。

（2）Executors框架常見的執行策略

Executors框架提供了一些便利的執行策略。

java.util.concurrent.ExecutorService service = java.util.concurrent.Executors.newFixedThreadPool(100);

newSingleThreadExecutor：創建一個單線程的線程池。

這個線程池只有一個線程在工作，也就是相當于單線程串行執行所有任務。如果這個唯一的線程因為異常結束，那么會有一個新的線程來替代它。此線程池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行。

newFixedThreadPool：創建固定大小的線程池。

每次提交一個任務就創建一個線程，直到線程達到線程池的最大大小。線程池的大小一旦達到最大值就會保持不變，如果某個線程因為執行異常而結束，那么線程池會補充一個新線程。

newCachedThreadPool：創建一個可緩存的線程池。

如果線程池的大小超過了處理任務所需要的線程，那么就會回收部分空閑（60秒不執行任務）的線程，當任務數增加時，此線程池又可以智能的添加新線程來處理任務。此線程池不會對線程池大小做限制，線程池大小完全依賴于操作系統（或者說JVM）能夠創建的最大線程大小。

newScheduledThreadPool：創建一個大小無限的線程池。

此線程池支持定時以及周期性執行任務的需求。

newSingleThreadScheduledExecutor：創建一個單線程的線程池。

此線程池支持定時以及周期性執行任務的需求。

（3）ExecutorService線程池管理

ExecutorService的生命周期有3個狀態：運行、關閉（shutting down)、停止。

提交任務submit(xxx)擴展了基本方法 Executor.execute(java.lang.Runnable)。

Future submit(Callable task) 提交一個返回值的任務用于執行，返回一個表示任務的未決結果的 Future。

Future submit(Runnable task) 提交一個 Runnable 任務用于執行，并返回一個表示該任務的 Future。

Future submit(Runnable task, T result) 提交一個 Runnable 任務用于執行，并返回一個表示該任務的 Future。

shutdown() 啟動一次順序關閉，執行以前提交的任務，但不接受新任務。

List shutdownNow() 試圖停止所有正在執行的活動任務，暫停處理正在等待的任務，并返回等待執行的任務列表。

（3）ThreadPoolExecutor機制

ThreadPoolExecutor為Executors的線程池內部實現類。

構造函數詳解：

ThreadPoolExecutor線程池管理機制：

1.當線程池小于corePoolSize時，新提交任務將創建一個新線程執行任務，即使此時線程池中存在空閑線程。

2.當線程池達到corePoolSize時，新提交任務將被放入workQueue中，等待線程池中任務調度執行

3.當workQueue已滿，且maximumPoolSize>corePoolSize時，新提交任務會創建新線程執行任務

4.當提交任務數超過maximumPoolSize時，新提交任務由RejectedExecutionHandler處理

5.當線程池中超過corePoolSize線程，空閑時間達到keepAliveTime時，關閉空閑線程

6.當設置allowCoreThreadTimeOut(true)時，線程池中corePoolSize線程空閑時間達到keepAliveTime也將關閉

（1）為解決Runnable接口不能返回一個值或受檢查的異常，可以采用Callable接口實現一個任務。

（2）Future表示異步計算的結果，可以對于具體的Runnable或者Callable任務進行查詢是否完成，查詢是否取消，獲取執行結果，取消任務等操作。

V get() throws InterruptedException, ExecutionException 如有必要，等待計算完成，然后獲取其結果。

V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException 如有必要，最多等待為使計算完成所給定的時間之后，獲取其結果（如果結果可用）。

（3）FutureTask

FutureTask則是一個RunnableFuture，而RunnableFuture實現了Runnbale又實現了Futrue這兩個接口。

注意的是提交到CompletionService中的Future是按照完成的順序排列的，而不是按照添加的順序排列的。

其基本的特性就是在多線程環境下，當有多個線程同時執行這些類的實例包含的方法時，具有排他性，即當某個線程進入方法，執行其中的指令時，不會被其他線程打斷，而別的線程就像自旋鎖一樣，一直等到該方法執行完成，才由JVM從等待隊列中選擇一個另一個線程進入，這只是一種邏輯上的理解。實際上是借助硬件的相關指令來實現的，不會阻塞線程(或者說只是在硬件級別上阻塞了)。其中的類可以分成4組

基本類：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean；

引用類型：AtomicReference、AtomicStampedRerence、AtomicMarkableReference；–AtomicStampedReference 或者 AtomicMarkableReference 解決線程并發中，導致的ABA問題

數組類型：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray —數組長度固定不可變，但保證數組上每個元素的操作絕對安全的

屬性原子修改器（Updater）：AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater、AtomicReferenceFieldUpdater

Updater使用限制：

限制1：操作的目標不能是static類型，前面說到unsafe的已經可以猜測到它提取的是非static類型的屬性偏移量，如果是static類型在獲取時如果沒有使用對應的方法是會報錯的，而這個Updater并沒有使用對應的方法。

限制2：操作的目標不能是final類型的，因為final根本沒法修改。

限制3：必須是volatile類型的數據，也就是數據本身是讀一致的。

限制4：屬性必須對當前的Updater所在的區域是可見的，也就是private如果不是當前類肯定是不可見的，protected如果不存在父子關系也是不可見的，default如果不是在同一個package下也是不可見的。

簡單示例：
static class A {
volatile int intValue = 100;
}
private AtomicIntegerFieldUpdater atomicIntegerFieldUpdater
= AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(A.class, "intValue");

多線程并發編程主要培養編程者深入了解最底層的運作原理，加強編程者邏輯思維，這樣才能寫出高效、安全、可靠的多線程并發程序。

說到這里，順便給大家推薦一個架構方面的交流學習群：650385180，里面會分享一些資深架構師錄制的視頻錄像：有Spring，MyBatis，Netty源碼分析，高并發、高性能、分布式、微服務架構的原理，JVM性能優化這些成為架構師必備的知識體系。還能領取免費的學習資源，文章開頭的知識體系圖也是在群里面獲取的，相信對于已經工作和遇到技術瓶頸的碼友，在這個群里會有你需要的內容。

線程安全就是每次運行結果和單線程運行的結果是一樣的，而且其他的變量的值也和預期的是一樣的。

線程安全就是說多線程訪問同一代碼，不會產生不確定的結果。

線程安全問題多是由全局變量和靜態變量引起的，當多個線程對共享數據只執行讀操作，不執行寫操作時，一般是線程安全的；當多個線程都執行寫操作時，需要考慮線程同步來解決線程安全問題。

多個線程操作一個資源的情況下，導致資源數據前后不一致。這樣就需要協調線程的調度，即線程同步。 解決多個線程使用共通資源的方法是：線程操作資源時獨占資源，其他線程不能訪問資源。使用鎖可以保證在某一代碼段上只有一條線程訪問共用資源。

有兩種方式實現線程同步：

1、synchronized

2、同步鎖（Lock）

有時候線程之間需要協作和通信。

有兩種方式實現線程通信：

1、synchronized 實現內存可見性，滿足線程共享變量

2、wait/notifynotifyAll（synchronized同步方法或同步塊中使用） 實現內存可見性，及生產消費模式的相互喚醒機制

3、同步鎖（Lock）的Condition（awaitsignalsignalAll）

4、管道，實現數據的共享，滿足讀寫模式