第十一天、多線程

線程安全問題

線程安全問題

• 多線程給我們帶來了很大性能上的提升,但是也可能引發線程安全問題

• 線程安全問題指的是當個多線程同時操作同一個共享資源的時候,可能會出現的操作結果不符預期問題

線程同步方案

認識線程同步

線程同步

• 線程同步就是讓多個線程先后依次訪問共享資源,這樣就解決了安全問題,它最常見的方案就是加鎖

• 加鎖 : 每次只允許一個多線程加鎖,加鎖后才能進入訪問 ,訪問完畢后自動解鎖,之后其它線程才能加鎖進來

方式一 : 同步代碼塊

同步代碼塊

• 作用 : 把訪問共享資源的核心代碼給上鎖,以此保證線程安全

• synchronized(同步鎖) {訪問共享資源的核心代碼
  }

• 原理 : 每次只允許一個線程加鎖后進入,執行完畢后自動解鎖,其他線程才可以進來執行

同步鎖的注意事項

• 對于當前同時執行的線程來說,同步鎖必須是同一把鎖(同一個對象),否則會出bug

• 對于實列方法建議使用this作為鎖對象

• 對于靜態方法建議使用字節碼（類名.class）對象作為鎖對象

方式二：同步方法

同步方法

• 作用：把訪問共享資源的核心方法給上鎖，以此保證線程安全

• 修飾符 synchronized 返回值類型 方法名稱(形參列表) {操作共享資源的代碼
  }

• 原理：每次只能一個線程進入，執行完畢以后自動解鎖，其他線程才可以進來執行

同步方法底層原理

• 同步方法其實底層也是有隱式鎖對象的，只是鎖的范圍是整個方法代碼

• 如果方法是實例方法：同步方法默認用this作為的鎖對象

• 如果方法是靜態方法：同步方法默認用類名.class作為的鎖對象

方式三：Lock鎖

Lock鎖

• Lock鎖是JDK5開始提供的一個新的鎖定操作，通過它可以創建出鎖對象進行加鎖和解鎖，更靈活、更方便、更強大

• Lock是接口，不能直接實例化，可以采用它的實現類ReentrantLock來構建Lock鎖對象

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Lock的常用方法

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線程池

認識線程池

當前創建線程的問題

• 用戶每發起一個請求，后臺就需要創建一個新線程來處理，任務處理完畢之后，線程就會被銷毀

• 下次新任務來了肯定又要創建新線程處理的，用完又要被銷毀

• 而創建和銷毀線程的開銷是很大的，當請求過多時，肯定會產生大量的線程出來，這樣會嚴重影響系統的性能

什么是線程池

• 線程池就是一個可以復用線程的技術

• 它就像一個大的池子一樣，里面可以放置一些線程，當需要的時候，就從里面取出來用，用完了就還回去

• 如此一來，就不必頻繁的創建和銷毀線程了，大大的提高了線程的利用率，提供系統的性能

線程池的工作原理以及執行流程

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• 判斷核心線程數是否已滿，如果沒滿，則創建一個新的核心線程來執行任務

• 如果核心線程滿了，則判斷工作隊列是否已滿，如果沒滿，則將任務存儲在這個工作隊列

• 如果工作隊列滿了，則判斷最大線程數是否已滿，如果沒滿，則創建臨時線程執行任務

• 如果最大線程數已滿，則執行拒絕策略

如何創建線程池？

誰代表線程池？

• JDK 5.0起提供了代表線程池的接口：ExecutorService

如何得到線程池對象?

• 使用ExecutorService的實現類ThreadPoolExecutor自創建一個線程池對象

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ThreadPoolExecutor

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• 參數一：corePoolSize : 指定線程池的核心線程的數量

• 參數二：maximumPoolSize：指定線程池的最大線程數量

• 參數三：keepAliveTime ：指定臨時線程的存活時間

• 參數四：unit：指定臨時線程存活的時間單位(秒、分、時、天）

• 參數五：workQueue：指定線程池的任務隊列

• 參數六：threadFactory：指定線程池的線程工廠

• 參數七：handler：指定線程池的任務拒絕策略（線程都在忙，任務隊列也滿了的時候，新任務來了該怎么處理）

任務緩沖隊列

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任務拒絕策略

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線程池處理Runnable任務

ExecutorService的常用方法

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線程池處理Callable任務

ExecutorService的常用方法

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Executors工具類實現線程池

Executors

• 是一個線程池的工具類，提供了很多靜態方法用于返回不同特點的線程池對象

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• 注意 ：這些方法的底層，都是通過線程池的實現類ThreadPoolExecutor創建的線程池對象

Executors使用可能存在的陷阱

• 大型并發系統環境中使用Executors如果不注意可能會出現系統風險

線程通信(了解)

什么是線程通信？

• 當多個線程共同操作共享的資源時，線程間通過某種方式互相告知自己的狀態，以相互協調，并避免無效的資源爭奪

線程通信的常見模型（生產者與消費者模型）

• 生產者線程負責生產數據

• 消費者線程負責消費生產者生產的數據

• 注意：生產者生產完數據應該等待自己，通知消費者消費；消費者消費完數據也應該等待自己，再通知生產者生產

Object類的等待和喚醒方法

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注意

• 上述方法應該使用當前同步鎖對象進行調用

理論補充

進程與線程

進程與線程

• 進程：正在運行的程序（軟件）就是一個獨立的進程

• 線程：線程是屬于進程的，一個進程中可以同時運行很多個線程

• 關系：進程=火車 線程=車廂

并發與并行

并發的含義

• 進程中的線程是由CPU負責調度執行的，但CPU能同時處理線程的數量有限，為了保證全部線程都能往前執行， CPU會輪詢為系統的每個線程服務，由于CPU切換的速度很快，給我們的感覺這些線程在同時執行，這就是并發

并行的含義

• 在同一個時刻上，同時有多個線程在被CPU調度執行

多線程到底是怎么在執行的?

• 并發和并行同時進行的

線程生命周期

線程的生命周期和狀態

• 也就是線程從生到死的過程中，經歷的各種狀態及狀態轉換，Java總共定義了6種狀態

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線程的6種狀態互相轉換

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