Java多线程基础

一、线程基本介绍

1.线程和进程的区别

（1）进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

（2）线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位

（3）进程有独立的地址空间

（4）同一个进程中的线程没有独立的地址空间，它们共享地址空间；线程也有自己的堆栈和局部变量

2.线程创建方法

（1）继承Thread类，实现run方法

class MyThread extends Thread {
…
public void run() {
//do something
}
…
}
MyThread runThread = new MyThread();
runThread.start();

（2）实现runnable接口，并用其初始化Thread对象

Runnable runnable = new Runnable() {
public void run() {
//do something
}
};
Thread runThread = new Thread(runnable);
runThread.start();

3.Thread的主要方法

（1）run

（2）start：线程开始运行

（3）join：调用线程执行x.join()，表示调用线程等待x线程执行完

（4）sleep：当前线程休眠

（5）yield：当前线程出让CPU

（6）isInterrupted：是否处于中断状态

（7）interrupt：设置线程的中断状态

（8）interrupted：清除线程的中断状态

（9）setDeamon：设置是否守护线程

（10）setPriority：设置优先级

4.ThreadLocal类

存放对应于线程的相关对象，每个线程只能存取本线程的ThreadLocal中的对象

ThreadLocal类实现：

1)以Thread为key，得到的value为一个类似于Map的结构

2)在这个Map中，以ThreadLocal对象为key，得到这个ThreadLocal对象相应的value，即为相应的值

使用实例：

class ConnectionManager {
private static final ThreadLocal<Connection> connStore = new ThreadLocal<Connection>();
public static Connection getConnection() {
return connStore.get();
}
public static void setConnection(Connection conn) {
If (conn != null) {
connStore.set(conn);
} else {
connStore.set(null);
}
}
｝

Servlet是多线程的

在执行service方法时，不同线程使用同一个连接会有问题，应使每一个线程得到一个不同的Connection

可以通过filter来实现这个，filter中伪代码如下：

1）从连接池中得到连接conn

2）ConnectionManager.setConnection(conn);

3）chain.doFilter(req, resp);

4）ConnectionManager.setConnection(null);

5）将连接返回连接池

6）在servlet中可以通过ConnectionManager.getConnection()来得到连接，从而执行数据库操作

5.Timer和TimerTask类

用于定时性任务的触发

用于周期性任务的触发

schedule：“fixed-delay”；如果第一次执行被delay了，随后的执行按照execution-time计算，也会被delay

scheduleAtFixedRate：“fixed-rate”；如果第一个执行被delay了，随后的执行按照initial-time计算，基本不会被delay

二、线程状态

对应于Thread.State枚举



三、线程安全

（1）类的线程安全性：如果一个类在多线程的访问下，其状态是可以预测的，并且不需要额外的同步，那么这个类就是线程安全的类

（2）封装：封装限制了代码路径，使得线程安全更有可能

（3）组合：非线程安全类-->线程安全类；线程安全类-->非线程安全类

四、synchronized

（1）synchronized是Java的关键字，是线程同步的内部机制，简单、方便，但性能不高

（2）可用于方法声明，方法体内，静态初始化块等；synchronized若用于代码块，加锁的对象可以是普通的Object或XXX.class

（3）synchronized保证了线程的可见性和互斥性

（4）可见性：一个线程的执行结果可以被另一个线程所看到

（5）互斥性：在同一时间只能有一个线程进行被保护的代码块

示例如下：

public class Singleton {
private static Singleton unique = null;
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (unique == null) {
unique = new Singleton();
}
return unique;
}
}

五、volatile

（1）volatile是Java的关键字，是线程同步的内部机制

（2）volatile只保证了线程的可见性，未保证互斥性

（3）volatile由于未保证互斥性，因此只适用于部分使用场景

（4）使用volatile的条件

a）对变量的写操作不依赖于当前值（例如：count++）（因其不保证原子性）

b）该变量没有包含在具有其他变量的不变式中（例如：不变式为lower<upper，其中lower,upper为volatile变量）

c）访问该变量时，没有其他原因需要加锁

（5）使用volatile的场景

a）状态标志（ExecutorService)（代码：ServiceProvider）

b）对象的安全发布（Future）（代码：ResultObject）

示例：

（1）volatile状态标志





（2）volatile对象安全发布





六、wait、notify、notifyAll

（1）是Object类的方法

（2）是Java内部的条件阻塞机制

（3）条件阻塞机制的三要素：锁、条件、等待队列

（4）wait使调用线程阻塞，并等待其他线程的唤醒或是中断、超时

（5）notify在等待队列中选择一个线程使之运行（线程饿死）

（6）notifyAll激活等待队列中所有的线程，并且只能有一个线程能运行成功，其余仍等待

（7）逻辑：

synchronized(lock) { //锁

if (xxxxxx) { //条件

lock.wait(); //等待队列

} else {

doLogic();

}

}

synchronized(lock) { //锁

doLogic();

if (xxxxxx) { //条件

lock.notifyAll(); //等待队列

}

}

七、interrupt、interrupted



（1）interrupt设置线程状态为中断状态

（2）interrupted清除线程的中断状态，返回清除前的值

（3）wait，join，sleep以及J.U.C中一些类如ArrayBlockingQueue支持中断，并且在中断时都抛出InterruptedException，并且清除中断状态

（4）要指出的是：不是因为在其他线程中调用了x.interrupt()，x线程执行中就一定会抛出异常；抛出的InterruptedException是因为，wait、sleep等方法在循环中检查了线程状态，当被设置为中断后，就会抛出异常，并清除中断状态

（5）线程InterruptedException的处理方法：

a）简单地抛到调用者，由调用者处理

b）保存中断状态(Thread.currentThread().interrupt())，由上层代码处理（如：线程池中某一线程的任务被用户取消）