java 多线程同步_浅谈Java多线程（状态、同步等）
Java多線程是Java程序員必須掌握的基本的知識點，這塊知識點比較復雜，知識點也比較多，今天我們一一來聊下Java多線程，系統(tǒng)的整理下這部分內(nèi)容。
一、Java中線程創(chuàng)建的三種方式：
1．通過繼承Thread類，重寫Thread的run()方法，將線程運行的邏輯放在其中
class MyThread extends Thread{
public void run(){
//do run something
}
}
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
MyThread mt1= new MyThread();
MyThread mt2= new MyThread();
MyThread mt3= new MyThread();
mt1.start();
mt2.start();
mt3.start();
}
}
2．通過實現(xiàn)Runnable接口，實例化Thread類
//構(gòu)造一個實現(xiàn)了Runnable接口的類
class MyThread1 implements Runnable{
public void run(){
//do run something
}
}
public class RunnableDemo {
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建一個類對象
MyThread1 mt = new MyThread1();
//由Runnable創(chuàng)建Thread對象
Thread t1 = new Thread(mt);
Thread t2 = new Thread(mt);
Thread t3 = new Thread(mt);
//啟動線程
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
3．實現(xiàn)Callable接口，創(chuàng)建FutureTask包裝器，實例化Thread類
FutureTask實現(xiàn)接口類圖：
public interface Future {
//取消任務的運行
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
//如果任務在完成前取消了返回true
boolean isCancelled();
//任務結(jié)束(正常結(jié)束、中途取消、發(fā)生異常),返回true
boolean isDone();
//返回最終計算完成的結(jié)果
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
//返回在指定時間內(nèi)計算的結(jié)果，如果超過指定時間沒有結(jié)果則拋出TimeoutException異常
V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
public interface Callable{
V call() throws Exception;
}
class MyThread2 implements Callable{
public Integer call(){
//do call something
}
}
public class CallableDemo{
public static void main(String[] args){
MyThread2 mt = new MyThread2();
FutureTask task = new FutureTask<>(mt);
Thread t = new Thread(task);
t.start();
Integer result = task.get();
}
}
注意：
1、不要直接調(diào)用Thread類或Runnable接口的run方法，直接調(diào)用run方法單純執(zhí)行run方法體中的內(nèi)容，而不會啟動新線程，應該調(diào)用Thread的start方法，這個方法將創(chuàng)建一個執(zhí)行run方法的新線程。
2、盡量不要使用第一種方式來創(chuàng)建線程，因為有多個任務，這種方式需要為每個任務創(chuàng)建一個獨立的線程(new MyThread())，這個代價太大。
二、未捕獲異常處理器
我們知道在run方法中無法拋出任何不可查的異常，但一旦run方法中出現(xiàn)了這類異常則會直接導致線程終止，在這種情況下，線程就GG了。通過分析，我們知道在線程死亡之前，異常會被傳遞到一個用于未捕獲異常的處理器中，所以為了防止這種情況出現(xiàn)，我們可以為線程安裝一個未捕獲異常處理器。
未捕獲異常處理器必須實現(xiàn)Thread.UncaughtExceptionHanlder接口的類(這個接口類在Thread)，這個類只有一個方法：
@FunctionalInterface
public interface UncaughtExceptionHandler {
void uncaughtException(Thread t, Throwable e);
}
通過Thread的靜態(tài)方法setDefaultUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh)為線程安裝一個默認的處理器。
當一個線程因為未捕獲異常而終止時，通過uncaughtException方法的System.err.print打印異常信息。
public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
if (parent != null) {
parent.uncaughtException(t, e);
} else {
Thread.UncaughtExceptionHandler ueh =
Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler();
if (ueh != null) {
ueh.uncaughtException(t, e);
} else if (!(e instanceof ThreadDeath)) {
System.err.print("Exception in thread \""
+ t.getName() + "\" ");
e.printStackTrace(System.err);
}
}
}
三、線程狀態(tài)
線程的五個基本狀態(tài)：
新建(New)
可運行狀態(tài)(Runnable)
運行時狀態(tài)(Running)
阻塞狀態(tài)(Blocked)
死亡狀態(tài)(Dead)
線程調(diào)用start()方法開始后，就進入到可運行狀態(tài)，隨著CPU的資源調(diào)度在運行和可運行之間切換；遇到阻塞則進入阻塞狀態(tài)。這五種狀態(tài)的相互之間轉(zhuǎn)換圖如下圖所示：
線程被阻塞可能是由于下面五方面的原因：(《Thinking in Java》)
調(diào)用sleep(毫秒數(shù))，使線程進入睡眠狀態(tài)。在規(guī)定時間內(nèi)，這個線程是不會運行的。
用suspend()暫停了線程的執(zhí)行。除非收到resume()消息，否則不會返回“可運行”狀態(tài)。這兩個方法已經(jīng)過時。
用wait()暫停了線程的執(zhí)行。除非線程收到notify()或notifyAll()消息，否則不會變成“可運行”狀態(tài)。
線程正在等候一些IO操作完成。
線程試圖調(diào)用另一個對象的“同步”方法，但那個對象處于鎖定狀態(tài)，暫時無法使用。
如果線程中有同步方法，那么線程狀態(tài)圖如下圖所示：
當互斥資源被一個線程訪問時，互斥資源就上鎖了，這時候其他線程訪問該互斥資源就會進入了一個鎖池(Lock pool)；當鎖被釋放，其他線程獲得了鎖，就變?yōu)榭蛇\行狀態(tài)。
如果線程調(diào)用了wait()等方法，那么線程狀態(tài)圖如下圖所示：
我們都知道線程調(diào)用了wait()(這個方法是Object的方法)方法之后，線程會釋放掉鎖，這個時候線程進入等待池(Wait pool)；等線程收到通知之后等待獲取鎖，獲取鎖之后才可以運行。
四、線程同步
在Java中線程同步分五種方式：
synchronized
ReentrantLock與Condition
volatile
ThreadLocal
BlockingQueue
4.1 synchronized、wait與notify
當一個線程訪問用synchronized關(guān)鍵字修飾的代碼塊，如果這個代碼塊被該線程第一個訪問，則這個線程會獲取到該Java對象的內(nèi)部鎖，其他線程訪問的時候則會因為獲取不到內(nèi)部鎖而阻塞。synchronized可以修飾類方法(static修飾的方法)、實例方法和類(Object.class)，但是不能修飾抽象類的抽象方法和接口中的接口方法。
線程在執(zhí)行同步方法時是具有排它性的。當任意一個線程進入到一個對象的任意一個同步方法時，這個對象的所有同步方法都被鎖定了，在此期間，其他任何線程都不能訪問這個對象的任意一個同步方法，直到這個線程執(zhí)行完它所調(diào)用的同步方法并從中退出，從而導致它釋放了該對象的同步鎖之后。在一個對象被某個線程鎖定之后，其他線程是可以訪問這個對象的所有非同步方法的。
我們知道wait()和notify()方法只能在加鎖的代碼塊中使用，因為調(diào)用wait()方法時會釋放所持有的對象的lock，同時進入等待狀態(tài)，notifyAll()方法會喚醒所有處入等待狀態(tài)的線程，注意并不是給所有喚醒線程一個對象的鎖，而是讓它們競爭。
4.2 ReentrantLock與Condition
ReentrantLock是可重入、互斥、實現(xiàn)了Lock接口的鎖，它與使用synchronized方法和快具有相同的基本行為和語義，并且擴展了其能力。其lock和unlock必須成對出現(xiàn)，否則可能會出現(xiàn)死鎖，通常在finally代碼釋放鎖。ReentrantLock()還有一個可以創(chuàng)建公平鎖的構(gòu)造方法，但由于能大幅度降低程序運行效率，不推薦使用。
//fair為true時創(chuàng)建公平鎖
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
Condition代表條件對象，用于線程之間的通信，當一個線程A需要另一個線程B滿足一定條件才可以繼續(xù)操作時，A線程可以調(diào)用Condition的await()來阻塞當前線程，且放棄鎖，等到B線程執(zhí)行了某些操作并滿足了一些條件后signalAll()喚醒阻塞的線程，當A線程重新強占了鎖資源后再變成可運行狀態(tài)。Condition條件對象對于一個對象來說可以有多個，但Object的wait()和notify()對于一個對象來說只有一個條件對象。
4.3 volatile
對于volatile修飾的變量，jvm虛擬機保證從主內(nèi)存加載到線程工作內(nèi)存的值是最新的。volatile可保證變量的可見性，但無法保證原子性。
4.4 ThreadLocal
多線程同步無非是讓原本多個線程對某個操作并行變成串行，我們必須小心地對共享資源進行同步，同步不僅會帶來一定的效能延遲，而且在處理同步的時候，又要注意對象的鎖定與釋放，稍有不慎就有可能產(chǎn)生死鎖。
既然這么麻煩，ThreadLocal不對共享資源加鎖，而是為每個線程創(chuàng)造一個資源的復本。將每一個線程存取數(shù)據(jù)的行為加以隔離，實現(xiàn)的方法就是給予每個線程一個特定空間來保管該線程所獨享的資源。
當使用ThreadLocal維護變量時，ThreadLocal為每個使用該變量的線程提供獨立的變量副本，所以每一個線程都可以獨立地改變自己的副本，而不會影響其它線程所對應的副本。從線程的角度看，目標變量就象是線程的本地變量，這也是類名中“Local”所要表達的意思。在 ThreadLocal 類中有一個 ThreadLocalMap ，用于存儲每一個線程的變量的副本。ThreadLocalMap是ThreadLocal類的一個靜態(tài)內(nèi)部類，它實現(xiàn)了鍵值對的設置和獲取(對比Map對象來理解)，每個線程中都有一個獨立的ThreadLocalMap副本，它所存儲的值，只能被當前線程讀取和修改。ThreadLocal類通過操作每一個線程特有的ThreadLocalMap副本，從而實現(xiàn)了變量訪問在不同線程中的隔離。
鎖是一種以時間換空間的機制，而ThreadLocal正好是以空間換時間的。
4.5 BlockingQueue
阻塞隊列在《淺談Java集合Collection》有提到過：多線程操作共同的隊列時不需要額外的同步，另外就是隊列會自動平衡負載，即那邊(生產(chǎn)與消費兩邊)處理快了就會被阻塞掉，從而減少兩邊的處理速度差距。
參考文獻：
《Java核心技術(shù)》
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的java 多线程同步_浅谈Java多线程（状态、同步等）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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