一. 多線程
1. 分類
A. Thread
最常用的開啟新線程的方式锌介,最終的調(diào)用是由Java虛擬機(jī)根據(jù)不同平臺來執(zhí)行不同的調(diào)用抓歼,因?yàn)?code>start0最終是一個(gè)native方法嚷闭。
B. Runnable
通過源碼可以得知勤众,Runnable的
run
方法最終是被Thread
中的run
方法執(zhí)行的。它和Thread
的區(qū)別在于可以重用花吟,把有可能重用的代碼封裝到Runnable
中秸歧。
C. ThreadFactory
標(biāo)準(zhǔn)的工廠設(shè)計(jì)模式,通過工廠設(shè)計(jì)模式來統(tǒng)一提供
Thread
對象衅澈,可以對Thread
對象做統(tǒng)一的處理工作键菱。
D. Executor
線程池。這也是我們在實(shí)際當(dāng)中使用最多的多線程的工具矾麻。通過線程池我們可以獲取很多內(nèi)置的應(yīng)用不同場景下的多線程纱耻。
E. Callable
帶返回值的異步任務(wù)芭梯。
2. 使用
-
Thread
new Thread() { @Override public void run() { //do something } }.start();
-
Runnable
Runnable runnable = new Runnable() { @Override public void run() { //do something } }; Thread thread = new Thread(runnable); thread.start();
-
ThreadFactory
ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactory() { private AtomicInteger threadCount = new AtomicInteger(0); @Override public Thread newThread(Runnable runnable) { return new Thread(runnable, "Thread-number " + threadCount.incrementAndGet());//++threadCount } }; Runnable runnable = new Runnable() { @Override public void run() { //do something } }; Thread thread = threadFactory.newThread(runnable); thread.start(); Thread thread1 = threadFactory.newThread(runnable); thread1.start();
-
Executor
Runnable runnable = new Runnable() { @Override public void run() { //do something } }; Executor executor = Executors.newCachedThreadPool(); executor.execute(runnable);
內(nèi)置的常用線程池說明
-
Executors.newFixedThreadPool(threadCount)
獲取固定線程數(shù)量的線程池险耀。用于處理臨時(shí)性爆發(fā)式任務(wù)弄喘,比如圖片的處理等。 -
Executors.newSingleThreadExecutor()
獲取單個(gè)線程的線程池甩牺,這個(gè)用途比較少蘑志,比如當(dāng)取消所有任務(wù)的時(shí)候可以用這個(gè)。 -
Executors.newCachedThreadPool()
帶緩存的線程池工具贬派,默認(rèn)固定線程數(shù)量為0急但,沒有線程數(shù)量的上限,無活躍60s回收搞乏。 -
Executors.newXXXScheduledExecutor()
具有延遲功能的線程池工具波桩。 -
ThreadPoolExecutor
構(gòu)造函數(shù)參數(shù)說明:
corePoolSize
:線程池默認(rèn)固定的線程數(shù)量,當(dāng)線程池空閑時(shí)維持的最小線程數(shù)请敦。
maximumPoolSize
:線程池允許創(chuàng)建最多的線程數(shù)量镐躲。
keepAliveTime
:當(dāng)創(chuàng)建的線程數(shù)量超過corePoolSize
的數(shù)量后,所創(chuàng)建的線程在指定時(shí)間內(nèi)如果無活動(dòng)侍筛,則被回收萤皂。
unit
:參數(shù)keepAliveTime
的時(shí)間單位。
workQueue
:用于保存execute
方法提交的Runnable
的隊(duì)列匣椰。
threadFactory
:當(dāng)Executor需要?jiǎng)?chuàng)建新的線程時(shí)裆熙,由該工廠提供新線程的創(chuàng)建。
-
-
Callable
Callable<String> callable = new Callable<String>() { @Override public String call() throws Exception { Thread.sleep(3000); return "Done!!!"; } }; ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); Future<String> future = executorService.submit(callable); try { String result = future.get(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
二禽笑、線程同步
當(dāng)多個(gè)線程對同一資源進(jìn)行操作入录,如對一個(gè)變量進(jìn)行賦值操作,此時(shí)就牽涉到了線程安全的問題佳镜,就是所謂的線程同步僚稿。當(dāng)我們在編寫程序的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)某個(gè)變量有可能會(huì)被多個(gè)線程同時(shí)訪問和操作的時(shí)候邀杏,就要考慮到線程同步的問題贫奠,所謂的并發(fā)編程。接下來說下為什么會(huì)出現(xiàn)這種線程安全的問題望蜡,如下圖:
假如我們自己寫了一段程序唤崭,運(yùn)行在主內(nèi)存中,我們的程序中有一個(gè)變量x初始值為0.當(dāng)線程A想要訪問x變量時(shí)脖律,會(huì)先將變量x拷貝到自己的線程所屬的內(nèi)存中谢肾。當(dāng)線程A修改了x變量的值為1,在合適的時(shí)機(jī)將修改后的變量值同步到主內(nèi)存中小泉。線程B再去取主內(nèi)存中x值的時(shí)候已經(jīng)是修改后的值芦疏。
上述過程是沒有問題的冕杠,這也是我們所期望的。
為什么會(huì)這么設(shè)計(jì)呢酸茴?為什么不直接從主內(nèi)存中取呢分预?因?yàn)楫?dāng)其他線程和主內(nèi)存頻繁的IO操作時(shí)俗他,效率是非常低的爆班。而將主內(nèi)存的值拷貝到線程自己的高速緩存中耗式,再同步到主內(nèi)存中钦讳,這種設(shè)計(jì)的效率是比直接操作主內(nèi)存高出幾十倍的雷袋。
那我們這么解決這種情況下的問題呢娱节?
答案是:線程同步彰阴。
在Java中怎樣實(shí)現(xiàn)線程同步呢凭涂?
1. volatile
關(guān)鍵字
private volatile boolean isOpen = true;
將修飾的變量的線程同步性強(qiáng)制打開被济。線程會(huì)以最積極的同步方式進(jìn)行線程間的同步救赐。使用變量前會(huì)先從主內(nèi)存中同步,修改之后會(huì)立即同步到主內(nèi)存只磷。雖然保證了線程的安全性经磅,但是效率卻很低,所以只有當(dāng)我們需要的時(shí)候才去打開喳瓣。但是volatile
關(guān)鍵字只對原子操作有效馋贤,非原子操作無效。例如:
private volatile int x = 0;
private void count(){
x++;
}
在這個(gè)例子中volatile
關(guān)鍵字是無效的畏陕,原因是因?yàn)?code>x++在實(shí)際運(yùn)行中是分兩步的:
1.int temp = x + 1;
2. x = temp;
這個(gè)操作是非原子操作配乓。
2. synchronized
關(guān)鍵字
synchronized
關(guān)鍵字的出現(xiàn)完美的解決了volatile
關(guān)鍵字的局限性。
作用:
1. 保證同步性惠毁,即是volatile
的特性犹芹;
2. 互斥訪問,對代碼塊中的資源進(jìn)行保護(hù)鞠绰,保證了資源的同步性腰埂,即原子操作。
下面我們畫一下synchronized
的工作模型蜈膨。
當(dāng)線程A訪問對象
Test
中的方法A的時(shí)候屿笼,由于加了synchronized
關(guān)鍵字,線程A會(huì)先訪問monitor
翁巍,詢問下是否可以訪問方法A驴一,如果可以訪問,則直接訪問方法A灶壶,此時(shí)monitor
狀態(tài)為不可訪問肝断。當(dāng)線程B進(jìn)行訪問方法A的時(shí)候,同樣也需要先詢問 monitor
,此時(shí)的monitor
的是不可訪問的,所以線程B是不可以訪問方法A的胸懈,只能等線程A訪問結(jié)束后,monitor
監(jiān)視器的狀態(tài)為可訪問時(shí)担扑,線程B才可以訪問方法A。不同的方法可以加不同的
monitor
趣钱,使用synchronized
代碼塊涌献,傳入不同的對象,即可實(shí)現(xiàn)不同的monitor
,即synchronized(monitor){}
羔挡,如下圖:代碼實(shí)現(xiàn)如下:
private final Object monitorA = new Object();
private final Object monitorB = new Object();
private void methodA() {
synchronized (monitorA){
//do something
}
}
private void methodB() {
synchronized (monitorB) {
//do something
}
}
private void methodC() {
synchronized (monitorB){
//do something
}
}
public void test() {
Thread threadA = new Thread(){
@Override
public void run() {
methodA();
}
};
threadA.start();
Thread threadB = new Thread(){
@Override
public void run() {
methodA();
methodB();
}
};
threadB.start();
Thread threadC = new Thread(){
@Override
public void run() {
methodC();
}
};
threadC.start();
}
- 如果
synchronized
修飾的是方法洁奈,則monitor
默認(rèn)傳入的是該方法所在的對象间唉,即this
绞灼,代碼如下:private synchronized void method() { //do something }
- 如果
synchronized
修飾的是靜態(tài)方法,則monitor
需要傳入靜態(tài)對象呈野,如:靜態(tài)變量低矮,**.class等,**.class一般傳入對應(yīng)類的.class被冒,代碼如下:
上述代碼中傳入的class Test{ private static synchronized void method() { //do something } }
monitor
军掂,默認(rèn)為該靜態(tài)方法所在類文件的.class
對象,即Test.class
昨悼。
上述代碼可以傳入指定靜態(tài)的class Test{ private static void method() { synchronized(Test.class){ //do something } } }
monitor
對象蝗锥,這種常用于單例對象的獲取。
這里我們也順便說下單利對象的寫法吧率触,一般這樣寫足夠安全了终议,其中如果單利對象初始化對象的時(shí)候,需要依賴注入葱蝗,則要加上volatile
關(guān)鍵字穴张,保證初始化對象的同步性,即初始化完成之后两曼,對象才標(biāo)記為非空皂甘,否則可以不加。public final class SingleMan { private static volatile SingleMan sInstance; private SingleMan(String tag) {} public static SingleMan getInstance(){ if (sInstance == null) { synchronized (SingleMan.class) { if (sInstance == null) { sInstance = new SingleMan("SingleMan"); } } } return sInstance; } }
3. ReentrantLock
可重入鎖
這是一個(gè)手動(dòng)鎖悼凑,上鎖和解鎖都需要寫代碼的人去完成偿枕,而且異常情況也需要自己處理。我們通過代碼來看下它常規(guī)的使用户辫。
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private void methodA() {
lock.lock();//上鎖
try {
//do something
} finally {
lock.unlock();//不管是否異常渐夸,最終都會(huì)釋放鎖
}
}
它和synchronized
的區(qū)別在哪?
-
synchronized
是最為關(guān)鍵字出現(xiàn)的寸莫,上鎖和解鎖以及異常處理捺萌,JVM已經(jīng)幫我們做了,而ReentrantLock
不是關(guān)鍵字,上鎖和解鎖已經(jīng)異常處理需要我們手動(dòng)完成桃纯。 -
synchronized
不能具體區(qū)分出讀鎖和寫鎖酷誓,而ReentrantLock
可以分別加讀鎖和寫鎖,所以相對于synchronized
而言ReentrantLock
鎖粒度更細(xì)态坦。
下面在看下ReentrantLock
的讀鎖和寫鎖的常規(guī)使用盐数,舉個(gè)簡單的栗子。
private final ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
private final Lock readLock = lock.readLock();
private final Lock writeLock = lock.writeLock();
private int x = 0;
private void count() {
writeLock.lock();
try {
x++;
} finally {
writeLock.unlock();
}
}
private void printNumber() {
readLock.lock();
try {
System.out.println("The number is " + x);
} finally {
readLock.unlock();
}
}
以上代碼伞梯,當(dāng)執(zhí)行count
方法時(shí)玫氢,其他線程是不可以對x
進(jìn)行寫操作,但是可以進(jìn)行讀操作谜诫,同樣漾峡,當(dāng)執(zhí)行printNumber
方法時(shí),其他線程是不可以對x
進(jìn)行讀操作喻旷,但是可以進(jìn)行寫操作生逸,因?yàn)樽x寫鎖是分離的。
這里對ReentrantLock以及鎖機(jī)制不再更深一步的了解且预,先點(diǎn)到為止槽袄,再加上個(gè)人能力有限,如果后面有更深入的理解锋谐,再加入進(jìn)來遍尺。
相關(guān)問題
進(jìn)程和線程有什么區(qū)別?
線程是運(yùn)行在進(jìn)程中的涮拗,每個(gè)操作系統(tǒng)中有許多個(gè)進(jìn)程乾戏,每個(gè)進(jìn)程都是相互獨(dú)立的。
舉個(gè)通俗的例子多搀,這個(gè)世界就是一個(gè)大的操作系統(tǒng)歧蕉,每一個(gè)家庭代表著一個(gè)進(jìn)程,而每個(gè)家庭中的人代表著每一個(gè)線程康铭。每個(gè)家庭可以進(jìn)行溝通惯退,而每個(gè)進(jìn)程也遵循一定的協(xié)議進(jìn)行溝通,每個(gè)人可以協(xié)同完成某一任務(wù)从藤,每個(gè)線程也可以通過協(xié)同合作來完成某一個(gè)任務(wù)催跪。
往深的說,線程間共享資源夷野,進(jìn)程間不共享懊蒸。而且這倆都不是一個(gè)概念,不能進(jìn)行比較悯搔,共同點(diǎn)就是可以同時(shí)并行骑丸。-
死鎖
死鎖只出現(xiàn)在鎖關(guān)系比較復(fù)雜的情況下,即鎖嵌套,單個(gè)鎖是不會(huì)出現(xiàn)的通危。如下代碼則會(huì)出現(xiàn)死鎖的情況:public void method1(){ synchronized(monitor1){ //do something synchronized(monitor2){ //do something } } } public void method2(){ synchronized(monitor2){ //do something synchronized(monitor1){ //do something } } }
方法1和方法2互相持有
monitor1
和monitor2
的所對象铸豁,就會(huì)出現(xiàn),方法1中執(zhí)行到synchronized(monitor2){}
這句代碼時(shí)菊碟,會(huì)等待方法2釋放monitor2
鎖對象节芥,同樣,方法2執(zhí)行到synchronized(monitor1){}
這句代碼時(shí)逆害,會(huì)等待方法1釋放monitor1
鎖對象头镊,二者互相等待對方釋放鎖對象,就死等魄幕,這一等就是一輩子相艇。 -
樂觀鎖和悲觀鎖
在后端開發(fā)中,經(jīng)常會(huì)遇到這種問題梅垄,當(dāng)從數(shù)據(jù)庫中讀出數(shù)據(jù)后厂捞,然后啪啪啪進(jìn)行一頓業(yè)務(wù)操作,之后再將數(shù)據(jù)寫回?cái)?shù)據(jù)庫中队丝,這時(shí)出現(xiàn)以下情況:- 在自己從數(shù)據(jù)庫中讀數(shù)據(jù)之后到寫數(shù)據(jù)之前,數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可能已經(jīng)被其他伙伴修改過了欲鹏。
遇到這種情況机久,做法如下:
假設(shè)我們讀的時(shí)候不上鎖,寫回?cái)?shù)據(jù)庫的時(shí)候再檢查數(shù)據(jù)是否發(fā)生了改變赔嚎,之后根據(jù)具體在寫回?cái)?shù)據(jù)庫膘盖,寫的過程是一定加鎖的,這個(gè)處理方式即為樂觀并發(fā)控制尤误,所謂樂觀鎖侠畔。
假設(shè)我們在讀數(shù)據(jù)之前,就先上鎖损晤,不允許其他伙伴進(jìn)行讀寫操作软棺,直到自己將鎖釋放后,別的伙伴才可以讀寫尤勋,這個(gè)處理方式即為悲觀并發(fā)控制喘落,所謂悲觀鎖。
以上兩種處理方式皆為處理并發(fā)操作的思想最冰。
由于個(gè)人能力有限瘦棋,如有錯(cuò)誤之處,還望指出暖哨,我會(huì)第一時(shí)間驗(yàn)證并修改赌朋。
理解事物,看本質(zhì)。共勉沛慢。