Java基礎復習筆記系列之多線程編程

參考地址：

　　http://blog.csdn.net/xuweilinjijis/article/details/8878649

今天的故事，讓我們從上面這個圖開始講起。線程狀態轉換圖。圖很簡單不要想得太復雜。了解了線程的基本的生命周期，那么我們要使用好它，就離不開了經常使用的幾個方法：先來一段代碼：

public class TestSleep {    public static void main(String[] args){        MyThread t = new MyThread();        t.start();            try {                Thread.sleep(10000);            } catch (InterruptedException e) {                    e.PRintStackTrace();            }            t.interrupt();    }}class MyThread extends Thread{    public void run(){        while(true){            System.out.println(Math.random());            try {                sleep(1000);            } catch (InterruptedException e) {                return;            }        }    }}

我們發現調用從線程開始執行之后，主線程開始了睡覺。睡了十秒鐘之后醒了，接著執行t.interrupt()方法，然后將從線程的while(true)條件破壞掉，然后我們看到的結果，就是再輸出了十個隨機double數之后，退出了(run方法一結束，線程就結束)。這其中我們用到了Thread.sleep()方法，顯然，從上面的調用來看，它是一個靜態的方法。它會拋出一個InterruptedException異常，而且我們必須且只能用try...catch...來處理它。且它的原則是誰調用它，誰睡眠。還有溫故一下時間的概念，1秒=1000毫秒=1000,000納秒。接著，再來一段程序：

public class TestJoin {    public static void main(String[] args){        Thread t = new MyThread("subThread");        t.start();        try{            t.join();        }catch(InterruptedException e){            e.printStackTrace();        }        for(int i = 0; i < 20; i++){            System.out.println("i am mainThread!");        }    }}class MyThread extends Thread{    public MyThread(String s){        super(s);    }    public void run(){        for(int i = 0; i < 20; i++){            System.out.println("i am "+ getName());            try {                sleep(1000);            } catch (InterruptedException e) {                return;            }        }    }}

在這段程序中，我們使用了join()方法，用于合并線程。之所以用20作為測試數據，是防止時間片切換時的干擾。注意其中，用到了super(s)用于繼承父類的構造方法，是為了給線程命名字。

知識點范圍：

1、進程和線程區別？線程的創建和啟動？(啟動之后)線程的交互？

2、java中fork()函數。fork的含義是：分叉分歧。

3、java.lang.Object類下的三個方法：void notify()、void notifyAll()、void wait();以及void wait()的兩個重載方法void wait(long timeout)、void wait(long timeout, int nanos).利用這三個方法，我們可以模擬出：生產者--倉庫--消費者的模型。

4.線程的死鎖、

5、線程的合并join()方法(是非靜態方法)

6、線程的讓步Thread.yield()方法(是靜態方法) yield是屈從，放棄的含義。當前運行的線程讓出CPU資源，該方法暫停當前正在執行的線程對象，轉而去執行其他的線程。

7、守護線程，public final void setDaemon(boolean on)，調用線程對象的setDaemon方法可以將其設置為守護線程。

　　守護線程的作用：守護線程的唯一用途就是告訴JVM不需要等待它退出，當JVM中所有的線程都是守護線程的時候就可以正常的退出了。普通線程不一樣，JVM必須等待它的退出才可以正常的退出。

　　守護線程的理解，“比如你正在用Java寫成的編輯器編寫Word文檔，你一邊敲鍵盤，這是個非守護線程，后臺還有一個拼寫檢查線程，它是個守護線程，他盡量不打擾你寫稿子，你們可以同時進行，他發現有拼寫錯誤時在狀態條顯示錯誤，但是你可以忽略！！就像城堡門前有個衛兵（守護線程），里面有諸侯（非守護線程），他們是可以同時干著各自的活兒，但是城堡里面的人都搬走了，那么衛兵也就沒有存在的意了。

　　守護線程與普通線程的唯一區別是：當JVM中所有的線程都是守護線程的時候，JVM就可以退出了；如果還有一個或以上的非守護線程則不會退出。（以上是針對正常退出，調用System.exit則必定會退出）所以setDeamon(true)的唯一意義就是告訴JVM不需要等待它退出，讓JVM喜歡什么退出就退出吧，不用管它。

8、線程的休眠，Thread.sleep(long millis)和Thread.sleep(long millis, int nanos)誰調用，誰休眠。無法精確地保證線程的執行順序。

9、線程的同步，(先搞清楚什么是競爭資源？什么時候需要考慮同步？怎么同步？)

　　synchronized只能標記非抽象的方法，不能標識成員變量。

　　同步的示例，如：構建了一個信用卡賬戶，起初信用額為100w，然后模擬透支、存款等多個操作。顯然銀行賬戶User對象是個競爭資源，而多個并發操作的是賬戶方法Operation(intx)，當然應該在此方法上加上同步，并將賬戶的余額設為私有變量，禁止直接訪問。如果不加synchronized，那么多個線程并發訪問了競爭資源u，并對u的屬性分別做了改動，造成錯誤。它的實現是分別對對象加鎖，然后釋放鎖。

　　最佳實踐：將競爭資源設置為private，使用synchronized關鍵字同步方法或代碼。當然這不是唯一控制并發安全的途徑。

10、java線程同步塊，同步的根本的目的，是控制競爭資源的正確的訪問，因此只要在訪問競爭資源的時候保證同一時刻只能一個線程訪問即可，因此Java引入了同步代碼快的策略，以提高性能。

　　在使用synchronized關鍵字時候，應該盡可能避免在synchronized方法或synchronized塊中使用sleep或者yield方法，因為synchronized程序塊占有著對象鎖，你休息那么其他的線程只能一邊等著你醒來執行完了才能執行。不但嚴重影響效率，也不合邏輯。同樣，在同步程序塊內調用yeild方法讓出CPU資源也沒有意義，因為你占用著鎖，其他互斥線程還是無法訪問同步程序塊。當然與同步程序塊無關的線程可以獲得更多的執行時間。

11、線程的同步與鎖

　　同步的提出：線程的同步是為了防止多個線程訪問一個數據對象時，對數據造成的破壞。

　　鎖的原理：Java中每個對象都有一個內置鎖。當程序運行到synchronized同步方法上時，自動獲得與正在執行代碼類的當前實例（this實例）有關的鎖。獲得一個對象的鎖也稱為獲取鎖、鎖定對象、在對象上鎖定或在對象上同步。當程序運行到synchronized同步方法或代碼塊時，該對象鎖才起作用。一個對象只有一個鎖。所以，如果一個線程獲得該鎖，就沒有其他線程可以獲得鎖，直到第一個線程釋放（或返回）鎖。這也意味著任何其他線程都不能進入該對象上的synchronized方法或代碼塊，直到該鎖被釋放。

　　釋放鎖是指持鎖線程退出了synchronized同步方法或代碼塊。

　　關于鎖和同步，有一下幾個要點：1）、只能同步方法，而不能同步變量和類；2）、每個對象只有一個鎖；當提到同步時，應該清楚在什么上同步？也就是說，在哪個對象上同步？3）、不必同步類中所有的方法，類可以同時擁有同步和非同步方法。4）、如果兩個線程要執行一個類中的synchronized方法，并且兩個線程使用相同的實例來調用方法，那么一次只能有一個線程能夠執行方法，另一個需要等待，直到鎖被釋放。也就是說：如果一個線程在對象上獲得一個鎖，就沒有任何其他線程可以進入（該對象的）類中的任何一個同步方法。5）、如果線程擁有同步和非同步方法，則非同步方法可以被多個線程自由訪問而不受鎖的限制。6）、線程睡眠時，它所持的任何鎖都不會釋放。7）、線程可以獲得多個鎖。比如，在一個對象的同步方法里面調用另外一個對象的同步方法，則獲取了兩個對象的同步鎖。8）、同步損害并發性，應該盡可能縮小同步范圍。同步不但可以同步整個方法，還可以同步方法中一部分代碼塊。9）、在使用同步代碼塊時候，應該指定在哪個對象上同步，也就是說要獲取哪個對象的鎖?？梢赃@樣使用：synchronized(this){函數代碼部分}。

　　靜態方法同步,要同步靜態方法，需要一個用于整個類對象的鎖，這個對象是就是這個類（XXX.class)。其實這個原則，就是同步時候對synchronized(this){函數代碼部分}在靜態方法下的特殊的使用為：synchronized(XXX.class){函數代碼部分}。

　　如果線程不能獲得鎖會怎么樣？如果線程試圖進入同步方法，而其鎖已經被占用，則線程在該對象上被阻塞。實質上，線程進入該對象的一種池中，必須在哪里等待，直到其鎖被釋放，該線程再次變為可運行或運行為止。當考慮阻塞時，一定要注意哪個對象正被用于鎖定：1、調用同一個對象中非靜態同步方法的線程將彼此阻塞。如果是不同對象，則每個線程有自己的對象的鎖，線程間彼此互不干預。2、調用同一個類中的靜態同步方法的線程將彼此阻塞，它們都是鎖定在相同的Class對象上。3、靜態同步方法和非靜態同步方法將永遠不會彼此阻塞，因為靜態方法鎖定在Class對象上，非靜態方法鎖定在該類的對象上。4、對于同步代碼塊，要看清楚什么對象已經用于鎖定（synchronized后面括號的內容）。在同一個對象上進行同步的線程將彼此阻塞，在不同對象上鎖定的線程將永遠不會彼此阻塞。

　　什么時候需要同步？在多個線程同時訪問互斥（可交換）數據時，應該同步以保護數據，確保兩個線程不會同時修改更改它。對于非靜態字段中可更改的數據，通常使用非靜態方法訪問。對于靜態字段中可更改的數據，通常使用靜態方法訪問。如果需要在非靜態方法中使用靜態字段，或者在靜態字段中調用非靜態方法，問題將變得非常復雜。

　　線程安全類，當一個類已經很好的同步以保護它的數據時，這個類就稱為“線程安全的”。即使是線程安全類，也應該特別小心，因為操作的線程間仍然不一定安全。舉個形象的例子，比如一個集合是線程安全的，有兩個線程在操作同一個集合對象，當第一個線程查詢集合非空后，刪除集合中所有元素的時候。第二個線程也來執行與第一個線程相同的操作，也許在第一個線程查詢后，第二個線程也查詢出集合非空，但是當第一個執行清除后，第二個再執行刪除顯然是不對的，因為此時集合已經為空了。出現這種事件的原因是，上例中一個線程操作列表過程中無法阻止另外一個線程對列表的其他操作。解決上面問題的辦法是，在操作集合對象上面做一個同步。這樣，當一個線程訪問其中一個同步方法時，其他線程只有等待。

　　同步線程小結：1、線程同步的目的是為了保護多個線程反問一個資源時對資源的破壞。2、線程同步方法是通過鎖來實現，每個對象都有切僅有一個鎖，這個鎖與一個特定的對象關聯，線程一旦獲取了對象鎖，其他訪問該對象的線程就無法再訪問該對象的其他同步方法。3、對于靜態同步方法，鎖是針對這個類的，鎖對象是該類的Class對象。靜態和非靜態方法的鎖互不干預。一個線程獲得鎖，當在一個同步方法中訪問另外對象上的同步方法時，會獲取這兩個對象鎖。4、對于同步，要時刻清醒在哪個對象上同步，這是關鍵。5、編寫線程安全的類，需要時刻注意對多個線程競爭訪問資源的邏輯和安全做出正確的判斷，對“原子”操作做出分析，并保證原子操作期間別的線程無法訪問競爭資源。6、當多個線程等待一個對象鎖時，沒有獲取到鎖的線程將發生阻塞。7、死鎖是線程間相互等待鎖鎖造成的，在實際中發生的概率非常的小。真讓你寫個死鎖程序，不一定好使，呵呵。但是，一旦程序發生死鎖，程序將死掉。

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