Java并发——从线程到同步

并发1

基础概念

  1. 多任务:模拟同时进行多个任务,实质上在一个时间点只做一个任务
  2. 多线程:多个任务交叉进行
  3. 线程:独立的执行路径
  4. 进程和线程的区别:进程拥有自己的一整套变量,线程则共享数据。

什么是线程

  1. 构造一个简单线程

    Thread(Runnable target)

    构造一个新线程,调用指定目标的run()方法

    1. 创建一个Runnable的变量并实现run()方法
    2. 继承Thread类,并实现run()方法
  2. void start()启动一个线程,从而调用run()方法。这个方法会立即返回,新线程会并发运行。

    不要调用Thread类或Runnable对象的run方法

  3. static void sleep(long millis),休眠指定的毫秒数,用于模拟网络延时

线程状态

  1. New新建线程new Thread(r)这个线程还没有开始运行

  2. Runnable可运行线程:一旦调用了start方法,线程就处于可运行状态。

    static void yield()

    线程礼让,使线程从运行状态转变为可运行状态开始就绪,重新与其他程序竞争。

  3. Blocked & Waiting 阻塞和等待线程:此状态的线程暂时不活动,由线程调度器重新激活这个线程

    1. 当一个线程试图获取一个内部的对象锁, 而这个锁目前被其他线程占有,该线程就会被阻塞。
    2. 当线程等待另一个线程通知调度器出现一个条件时,这个线程就会进入等待状态。
    3. 主动进入阻塞和等待状态:计时等待:Object.wait、Thread.join、Lock.tryLock、Condition.await
  4. 终止线程

    1. run方法正常退出,线程自然终止
    2. 异常终止

    推荐让线程自己停止:不建议死循环

    建议使用一个标志位进行终止程序

    void join()

    void join(long millis)

    等待终止指定程序,使线程插队,为了使线程提前

    Thread.State.getState()

    得到这个线程的状态

    image-20220912145156826

线程属性

  1. 中断线程(不推荐使用)

    1. void interrupt()用于发送中断请求,如果当前线程被一个sleep调用阻塞,则抛出一个InterruptedException异常
    2. static boolean interrupted(),测试当前线程是否被中断,并会清除中断状态
    3. boolean isInterrupted(), 与前一个方法相比,不会清除中断状态
    4. static Thread currentThread(),返回一个正在执行的线程。
  2. 守护线程

    void setDaemon(boolean isDaemon)

    标识该线程为守护线程或者用户线程,必须在线程启动之前调用

    守护线程:虚拟机不用等待守护线程执行完毕,即可退出,gcc垃圾清理线程

    用户线程:虚拟机需要等待守护线程执行完毕,才可退出,main函数

  3. 线程名

    public Thread(Runnable target, String name)
    

    或者

    new Thread(Runnable target).setName(String)

  4. 未捕获异常处理器

    1. 构造处理器,必须属于一个实现了Thread.UncaughtExceptionHandler接口的类,这个接口只有一个方法

      void uncaughtException(Thread t, Throwable e)

    2. 为线程设置处理器

      使用setUncaughtExceptionHandler静态方法,默认处理器为ThreadGroup对象

  5. 线程的优先级

    10个优先级, MIN_PRIORITY(1), NORM_PRIORITY(5),MAX_PRIORITY(10)

    void setPriority(int new Priority)

同步

并发:同一个对象被多个线程同时操作

同步的条件:队列 + 锁

  1. 竞态条件详解

    多个线程对同一个对象进行操作,存在操作不是原子操作,前一个线程任务还没执行完全,运行权被另一个线程抢占,后一个程序执行完后,交还运行权,前一个线程的操作即将覆盖掉前一个线程的操作

  2. 锁对象ReentrantLock类(用于保护代码片段)

    1. 构造一个重入锁,来保护临界区, 锁是对于当前对象来说的。

      var lock = new ReentrantLock()

    2. 获得锁

      lock.lock()

      获得这个锁,如果锁当前被另一个线程占有,则阻塞

    3. 释放锁

      lock.unlock()

    var myLock = new ReentrantLock();
    myLock.lock();
    try {
        critical section
    } finally {
        mylock.unlock();
    }
    
  3. 条件对象(生产者和消费者问题)

    1. 创建条件对象

    Condition newCondition()

    返回一个与这个锁相关联的条件对象

    1. 条件等待 Condition对象调用

      void await()

      将该线程放在这个条件的等待集中,并放弃锁

    2. 解除条件等待

      void signalAll()

      解除该条件等待集中所有线程的阻塞状态

      void signal()

      从该条件的等待集中随机选择一个线程,解除其阻塞状态

    private Condition condition;
    private var myLock = new ReentrantLock();
    void func() {
    	myLock.lock();
    	try {
    		while(!(OK to proceed)) condition.await();
    		...
    		Maight be good to proceed
    		condition.signalAll();
    	}
    }
    
  4. synchronized关键字:默认锁本对象

    public synchronized void method() {
    	method body
    }
    

    Object类中含有内部锁,其中方法有

    void notifyAll(),只在同步方法和同步快有效

    void notify()

    类似于上面的sigalAll()、signal()

    void wait()| void wait(long millis)

  5. 同步块

    sychronized(obj) {
    	critical section
    }
    

    它会获得obj的锁

  6. volatile字段: 为实例字段的同步访问提供了一种免锁机制

  7. 原子性atomic

    AuomicLong类型变量

    long incrementAndGet(),以原子方式自增,并返回自增后的值

    void updateAndGet()

    void accumulateAndGet(observed, Math::max);

  8. 死锁:多个线程各自占有一些资源的同时,需要其他资源,而其他资源被对方占据,不解锁,从而进入死循环。

  9. 线程局部变量ThreadLocal<T>

    var threadLocal = ThreadLocal.withInitial(Supplier <? extends S> suplier);

    创建一个线程局部变量,其初始值通过调用给定的提供者生成

    T get()

    得到这个线程的当前值

    void Set(T t)

    为这个线程设置一个新值

    void remove()

    删除对应这个线程的值

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