如果多個線程能夠相互配合完成工作凿叠，這將會帶來巨大的價(jià)值贪惹。
一裕便、volatile和synchronized關(guān)鍵字
Java支持多個線程同時訪問一個對象或者對象的成員變量聊浅，由于每個線程可以擁有這個變量的拷貝，所以程序在執(zhí)行過程中霍转，一個線程看到的變量并不一定是最新的荐绝。
關(guān)鍵字volatile可以用來修飾成員變量，告知程序任何對該變量的訪問均需要從共享內(nèi)存中獲取避消，而對它的改變必須同步刷新回共享內(nèi)存低滩，它能保證所有線程對變量訪問的可見性。
關(guān)鍵字synchronized可以修飾方法或者以同步塊的形式來進(jìn)行使用岩喷，它主要確保多個線程在同一時刻恕沫，只能有一個線程處于方法或者同步塊中，它保證了線程對變量訪問的可見性和排他性纱意。
二婶溯、等待/通知機(jī)制
| 方法名稱 | 描述 |
|---|---|
| notify() | 通知一個在對象上等待的線程，使其從wait()方法返回妇穴，返回的前提是該線程獲取到了對象的鎖 |
| notifyAll() | 通知所有等待在該對象上的線程 |
| wait() | 調(diào)用該方法的線程進(jìn)入WAITING狀態(tài)爬虱，只有等待另外線程的通知或被中斷才會返回，需要注意腾它，調(diào)用wait()方法后跑筝，會釋放對象的鎖 |
| wait(long) | 超時等待一段毫秒時間，如果沒有通知就超時返回 |
等待/通知機(jī)制瞒滴，是指一個線程A調(diào)用了對象O的wait()方法進(jìn)入等待狀態(tài)曲梗，而另一個線程B調(diào)用了對象O的notify()或者notifyAll()方法，線程A收到通知后從對象O的wait()方法返回妓忍，進(jìn)而執(zhí)行后續(xù)操作虏两。上述兩個線程通過對象O來完成交互，而對象上的wait()和notify/notifyAll()的關(guān)系就如同開關(guān)信號一樣世剖，用來完成等待方和通知方之間的交互工作定罢。
示例中，創(chuàng)建了線程WaitThread和NotifyThread旁瘫，前者檢查flag值是否為true祖凫，如果符合要求，進(jìn)行后續(xù)操作酬凳，否則在lock上等待惠况，后者在睡眠了一段時間后對lock進(jìn)行通知：
public class WaitNotify {
static boolean flag = false;
static Object lock = new Object();
public static void main(String[] args) throws Exception {
Thread waitThread = new Thread(new Wait(), "WaitThread");
waitThread.start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
Thread notifyThread = new Thread(new Notify(), "NotifyThread");
notifyThread.start();
}
static class Wait implements Runnable {
@Override
public void run() {
// 加鎖, 擁有l(wèi)ock的Monitor
synchronized (lock) {
// 當(dāng)條件不滿足時, 繼續(xù)wait, 同時釋放了lock的鎖
while (!flag) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread() + " flag is false. wait @ "
+ new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
}
}
// 條件滿足時, 完成工作
System.out.println(Thread.currentThread() + " flag is true. running @ "
+ new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
}
}
}
static class Notify implements Runnable {
@Override
public void run() {
// 加鎖, 擁有l(wèi)ock的Monitor
synchronized (lock) {
// 獲取lock的鎖, 然后進(jìn)行通知, 通知時不會釋放lock的鎖,
// 直到當(dāng)前線程釋放了lock后, WaitThread才能從wait方法中返回
System.out.println(Thread.currentThread() + " hold lock. notify @ "
+ new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
lock.notifyAll(); // 通知wait在lock對象的線程
flag = true; // 改變條件
SleepUtils.second(5); // 休眠5秒后釋放鎖
}
// 再次加鎖
synchronized (lock) {
System.out.println(Thread.currentThread() + " hold lock again. sleep @ "
+ new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
SleepUtils.second(5);
}
}
}
}
輸出如下：
Thread[WaitThread,5,main] flag is false. wait @ 22:23:03
Thread[NotifyThread,5,main] hold lock. notify @ 22:23:04
Thread[NotifyThread,5,main] hold lock again. sleep @ 22:23:09
Thread[WaitThread,5,main] flag is true. running @ 22:23:14
輸出第3行和第4行的順序可能會互換，上述例子主要說明了調(diào)用wait()宁仔、notify()以及notifyAll()時需要注意的細(xì)節(jié)：
- 使用wait()稠屠、notify()和notifyAll()時需要先對調(diào)用對象加鎖。
- 調(diào)用wait()方法后，線程狀態(tài)由RUNNING變?yōu)閃AITING权埠，并將當(dāng)前線程 放置到對象的等待隊(duì)列榨了。
- notify()或notifyAll()方法調(diào)用后，等待線程依舊不會從wait()返回攘蔽，需要調(diào)用notify()或notifyAll()的線程釋放鎖之后阻逮，等待線程才有機(jī)會從wait()返回。
- notify()方法將等待隊(duì)列中的一個等待線程從等待隊(duì)列中移到同步隊(duì)列秩彤，而notifyAll()方法則是將等待隊(duì)列中所有的線程全部移到同步隊(duì)列，被移動的線程狀態(tài)由WAITING變?yōu)锽LOCKED事哭。
- 從wait()方法返回的前提是獲得了調(diào)用對象的鎖漫雷。
三、等待/通知的經(jīng)典范式
從WaitNotify示例中提煉出等待/通知的經(jīng)典范式鳍咱，該范式分為兩部分降盹，分別針對等待方（消費(fèi)者）和通知方（生產(chǎn)者）。
等待方遵循如下原則：
- 獲取對象的鎖谤辜。
- 如果條件不滿足蓄坏，那么調(diào)用對象的wait()方法，被通知后仍要檢查條件丑念。
- 條件滿足則執(zhí)行對應(yīng)的邏輯涡戳。
偽代碼如下：
synchronized (對象) {
while(條件不滿足) {
對象.wait();
}
條件滿足時的處理邏輯
}
通知方遵循如下原則：
- 獲得對象的鎖。
- 改變條件.
- 通知所有等待在對象上的線程脯倚。
偽代碼如下：
synchronized(對象) {
改變條件
對象.notifyAll();
}
四渔彰、等待超時模式
等待/通知的經(jīng)典范式，即加鎖推正、條件循環(huán)和處理邏輯這3個步驟恍涂，無法做到超時等待。只需要對經(jīng)典范式做出小的改動植榕，就可以實(shí)現(xiàn)超時等待再沧。
超時等待偽代碼如下：
// 對當(dāng)前對象加鎖
public synchronized Object get(long mills) throws InterruptedException {
long future = System.currentTimeMillis() + mills;
long remaining = mills;
// 當(dāng)超時大于0并且result返回值不滿足要求
while ((result == null) && remaining > 0) {
wait(remaining);
remaining = future - System.currentTimeMillis();
}
return result;
}
可以看出，等待超時模式就是在等待/通知范式基礎(chǔ)上增加超時控制尊残，這使得該模式相比原有范式更具有靈活性炒瘸。
五、Thread.join()的使用
如果一個線程A執(zhí)行了thread.join()語句夜郁，含義是：線程A等待thread線程終止后才從thread.join()返回什燕。
示例創(chuàng)建了10個線程，編號0~9竞端，每個線程調(diào)用前一個線程的join()方法屎即，也就是線程0結(jié)束了，線程1才能從join()方法中返回，而線程0需要等待main線程結(jié)束技俐。
public class Join {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Thread previous = Thread.currentThread();
for(int i=0; i<10; i++) {
// 每個線程擁有前一個線程的引用, 需要等待前一個線程終止, 才能從等待中返回
Thread thread = new Thread(new Domino(previous), String.valueOf(i));
thread.start();
previous = thread;
}
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " terminate.");
}
static class Domino implements Runnable {
private Thread thread;
public Domino(Thread thread) {
this.thread = thread;
}
@Override
public void run() {
try {
thread.join();
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " terminate.");
}
}
}
輸出如下：
main terminate.
0 terminate.
1 terminate.
2 terminate.
3 terminate.
4 terminate.
5 terminate.
6 terminate.
7 terminate.
8 terminate.
9 terminate.
六乘陪、ThreadLocal的使用
ThreadLocal，即線程變量雕擂，是一個以ThreadLocal對象為鍵啡邑、任意對象為值得存儲結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)被附帶在線程上井赌，也就是說一個線程可以根據(jù)一個ThreadLocal對象查詢到綁定在這個線程上的一個值谤逼。
可以通過set(T)方法來設(shè)置一個值，在當(dāng)前線程下再通過get()方法獲取到原先設(shè)置的值仇穗。
示例中構(gòu)建了一個常用的Profiler類流部，它具有begin()和end()兩個方法，而end()方法返回從begin()方法調(diào)用開始到end()方法被調(diào)用時的時間差：
public class Profiler {
// 第一次get()方法調(diào)用時會進(jìn)行初始化(如果set方法沒有調(diào)用), 每個線程會調(diào)用一次
private static final ThreadLocal<Long> TIME_THREADLOCAL = new ThreadLocal<Long>() {
protected Long initialValue() {
return System.currentTimeMillis();
};
};
public static final void begin() {
TIME_THREADLOCAL.set(System.currentTimeMillis());
}
public static final long end() {
return System.currentTimeMillis() - TIME_THREADLOCAL.get();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Profiler.begin();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
System.out.println("Cost: " + Profiler.end() + " mills");
}
}
輸出結(jié)果如下：
Cost: 1001 mills
Profiler可以被復(fù)用在方法調(diào)用耗時統(tǒng)計(jì)的功能上纹坐，在方法的入口前執(zhí)行begin()方法枝冀，在方法調(diào)用后執(zhí)行end()方法，好處是兩個方法的調(diào)用不在一個方法或者類中耘子，比如在AOP中果漾，可以在方法調(diào)用前的切入點(diǎn)執(zhí)行begin()方法，而在方法調(diào)用后的切入點(diǎn)執(zhí)行end()方法谷誓，這樣依舊可以獲得方法的執(zhí)行耗時绒障。
