线程有有序性和可见性
多个线程之间是不能直接传递数据交互的，它们之间的交互只能通过共享变量来实现。
在多个线程之间共享类的一个对象，这个对象是被创建在主内存(堆内存)中，每个线程都有自己的工作内存(线程栈)，工作内存存储了主内存对象的一个副本，当线程操作对象时，首先从主内存复制对象到工作内存中，然后执行代码改变了值，最后用工作内存刷新主内存。
当一个对象在多个内存中都存在副本时，如果一个内存修改了共享变量，其它线程也应该能够看到被修改后的值，此为可见性。
多个线程执行时，CPU对线程的调度是随机的，我们不知道当前程序被执行到哪步就切换到了下一个线程。为保证线程有序执行此为有序性。
使用synchronized修饰的方法或者代码块可以看成是一个原子操作。
每个锁对象(JLS中叫monitor)都有两个队列，一个是就绪队列，一个是阻塞队列，就绪队列存储了将要获得锁的线程，阻塞队列存储了被阻塞的线程，当一个线程被唤醒(notify)后，才会进入到就绪队列，等待CPU的调度，反之，当一个线程被wait后，就会进入阻塞队列，等待下一次被唤醒。看我们的例子，当第一个线程执行输出方法时，获得同步锁，执行输出方法，恰好此时第二个线程也要执行输出方法，但发现同步锁没有被释放，第二个线程就会进入就绪队列，等待锁被释放。一个线程执行互斥代码过程如下：
1. 获得同步锁；
2. 清空工作内存；
3. 从主内存拷贝对象副本到工作内存；
4. 执行代码(计算或者输出等)；
5. 刷新主内存数据；
6. 释放同步锁。
所以，synchronized既保证了多线程的并发有序性，又保证了多线程的内存可见性。
volatile是第二种Java多线程同步的机制，一个变量可以被volatile修饰，在这种情况下内存模型(主内存和线程工作内存)确保所有线程可以看到一致的变量值。
JAVA线程创建方式
1、继承Thread类创建线程类
继承Thread类并重写该类的run方法，该run方法代表了线程要完成的任务。
2、通过Runnable接口创建线程类
实现runnable接口，重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。将Runnable实现类实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。
3、通过Callable和Future创建线程
（1）实现Callable接口，重写call()方法，该call()方法将作为线程执行体，并且有返回值。
（2）使用FutureTask类来包装Callable对象。
（3）使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。
（4）调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值。
Callable和Future
Callable接口类似于Runnable，但是Runnable不会返回结果，并且无法抛出返回结果的异常，而Callable被线程执行后，可以返回值，这个返回值可以被Future拿到，下面来看一个简单的例子：
public class CallableAndFuture {
public static void main(String[] args) {
Callable<Integer> callable = new Callable<Integer>() {
public Integer call() throws Exception {
return new Random().nextInt(100);
}
};
FutureTask<Integer> future = new FutureTask<Integer>(callable);
new Thread(future).start();
try {
Thread.sleep(5000);// 可能做一些事情
System.out.println(future.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
FutureTask实现了两个接口，Runnable和Future，所以它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值，那么这个组合的使用有什么好处呢？假设有一个很耗时的返回值需要计算，并且这个返回值不是立刻需要的话，那么就可以使用这个组合，用另一个线程去计算返回值，而当前线程在使用这个返回值之前可以做其它的操作，等到需要这个返回值时，再通过Future得到，岂不美哉！
下面来看另一种方式使用Callable和Future，通过ExecutorService的submit方法执行Callable，并返回Future，代码如下：
public class CallableAndFuture {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
Future<Integer> future = threadPool.submit(new Callable<Integer>() {
public Integer call() throws Exception {
return new Random().nextInt(100);
}
});
try {
Thread.sleep(5000);// 可能做一些事情
System.out.println(future.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
执行多个带返回值的任务，并取得多个返回值，代码如下：
public class CallableAndFuture {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
CompletionService<Integer> cs = new ExecutorCompletionService<Integer>(threadPool);
for(int i = 1; i < 5; i++) {
final int taskID = i;
cs.submit(new Callable<Integer>() {
public Integer call() throws Exception {
return taskID;
}
});
}
// 可能做一些事情
for(int i = 1; i < 5; i++) {
try {
System.out.println(cs.take().get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
其实也可以不使用CompletionService，可以先创建一个装Future类型的集合，用Executor提交的任务返回值添加到集合中，最后遍历集合取出数据，代码略。提交到CompletionService中的Future是按照完成的顺序排列的，这种做法中Future是按照添加的顺序排列的。
线程协作-生产者/消费者问题
处理线程协作时，在同步方法中，必须作进入检查，如果不满足进入条件，须放弃锁，进入等待
完成业务处理后，要做清场处理，同时完成唤醒其他等待的线程的操作
1. import java.util.ArrayList; 2. import java.util.List; 3. /** 定义一个盘子类，可以放鸡蛋和取鸡蛋 */ 4. publicclass Plate { 5. /** 装鸡蛋的盘子 */ 6. List<Object> eggs = new ArrayList<Object>(); 7. /** 取鸡蛋 */ 8. publicsynchronized Object getEgg() { 9. while (eggs.size() == 0) { 10. try { 11. wait(); 12. } catch (InterruptedException e) { 13. e.printStackTrace(); 14. } 15. } 16. Object egg = eggs.get(0); 17. eggs.clear();// 清空盘子 18. notify();// 唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列 19. System.out.println("拿到鸡蛋"); 20. return egg; 21. } 22. /** 放鸡蛋 */ 23. publicsynchronizedvoid putEgg(Object egg) { 24. while (eggs.size() > 0) { 25. try { 26. wait(); 27. } catch (InterruptedException e) { 28. e.printStackTrace(); 29. } 30. } 31. eggs.add(egg);// 往盘子里放鸡蛋 32. notify();// 唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列 33. System.out.println("放入鸡蛋"); 34. } 35. staticclass AddThread implements Runnable { 36. private Plate plate; 37. private Object egg = new Object(); 38. public AddThread(Plate plate) { 39. this.plate = plate; 40. } 41. publicvoid run() { 42. plate.putEgg(egg); 43. } 44. } 45. staticclass GetThread implements Runnable { 46. private Plate plate; 47. public GetThread(Plate plate) { 48. this.plate = plate; 49. } 50. publicvoid run() { 51. plate.getEgg(); 52. } 53. } 54. publicstaticvoid main(String args[]) { 55. Plate plate = new Plate(); 56. for(int i = 0; i < 10; i++) { 57. new Thread(new AddThread(plate)).start(); 58. new Thread(new GetThread(plate)).start(); 59. } 60. } 61. }
JAVA线程池
1. 创建一个可重用固定线程集合的线程池，以共享的无界队列方式来运行这些线程。
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);// 创建可以容纳3个线程的线程池
2. 创建一个可根据需要创建新线程的线程池，但是在以前构造的线程可用时将重用它们。
ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();// 线程池的大小会根据执行的任务数动态分配
3. 创建一个使用单个 worker 线程的 Executor，以无界队列方式来运行该线程。
ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();// 创建单个线程的线程池，如果当前线程在执行任务时突然中断，则会创建一个新的线程替代它继续执行任务
4. 创建一个可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行的线程池。
ScheduledExecutorService threadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);// 效果类似于Timer定时器
JAVA线程池其实也是一个生产者和消费者模式
线程池模拟：
package threadpool;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadPool
{
private int threadNum;
private LinkedBlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>();;
private TaskThread[] taskThread;
public ThreadPool(int threadNum)
{
this.threadNum = threadNum;
taskThread = new TaskThread[threadNum];
for (int i=0; i<threadNum; i++)
{
taskThread[i] = new TaskThread(i);
taskThread[i].start();
}
}
public void execute(Runnable run)
{
queue.offer(run);
}
public void destroy()
{
while (!queue.isEmpty())
{
System.out.println(queue.size() + " job(s) not finish!");
try
{
Thread.sleep(1000);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("begin to destroy");
for (int i=0; i<threadNum; i++)
{
taskThread[i].setDone();
}
for (int i=0; i<threadNum; i++)
{
try
{
taskThread[i].join();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(queue.size() + " job(s) not finish!");
queue.clear();
}
private final class TaskThread extends Thread
{
private boolean done = false;
private int no;
public TaskThread(int no)
{
super();
this.no = no;
}
public void run()
{
Runnable run = null;
while (!done)
{
System.out.println("task " + no + " ready...");
try
{
run = queue.poll(1, TimeUnit.SECONDS);
if (null == run)
{
continue;
}
System.out.println("task " + no + " get job");
Thread.sleep(500);
run.run();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("task " + no + " done");
}
public void setDone()
{
done = true;
}
}
public static void main(String[] args)
{
ThreadPool pool = new ThreadPool(5);
pool.execute(new Runnable(){
public void run()
{
System.out.println("Runnable 1 added");
}
});
pool.execute(new Runnable(){
public void run()
{
System.out.println("Runnable 2 added");
}
});
pool.execute(new Runnable(){
public void run()
{
System.out.println("Runnable 3 added");
}
});
pool.execute(new Runnable(){
public void run()
{
System.out.println("Runnable 4 added");
}
});
pool.destroy();
}
}
