1.多线程说在前面的话

1.前言

相信大家在初学java的时候多多少少都是学习过多线程的，但是对这个知识会有不少疑惑，在这总结一下：

1.多线程在初学的时候不太好学，并且一般写项目的时候也很少用得上（至少在初学阶段时写的项目基本不需要自己创建线程）。

2.多线程的知识点在面试经常考，多线程所涉及的知识点非常多，难度也不低。

「这破玩意涉及的东西是真的广，平时也不怎么用，怎么面试就偏偏爱问这个鬼东西」

2.为什么使用多线程？

首先，我们要明确的是，为什仫要使用多线程？，有人会回答使用多线程就是为了加快程序运行的速度啊，那多线程是如何加快程序运行的速度呢？
答：于我的理解：使用多线程最主要的原因是提高系统的资源利用率。
随着硬件的进步以及需求的扩大，现在的电脑CPU多为多核，如果你只是使用单线程，那么就是只用到一个核心，其他的核心就相当于空闲在那里。
比如：厕所的坑位有5个，如果只用一个坑位，那不是很亏？比如现在我有5个人要上厕所。
在单线程的时候：进去一个人解决要10分钟，然后后面的人都得等一个坑位。那总的时间就要花费50分钟。
在多线程的时候，进去一个人要解决10分钟，然后后面的人发现还有别的坑位，就去别的坑位了，不是傻瓜地等一个坑位。

我们可以把「等坑位」看作是IO操作，众所周知IO操作相对于CPU而言是非常慢的，CPU等待IO那段时间是空闲的。如果我们需要做类似IO这种慢的操作，可以开多个线程出来，尽量不要让CPU空闲下来，提高系统的资源利用率。说白了就是压榨CPU的资源，充分利用闲置的资源。

多线程并不是说线程越多，我们的资源利用效率就越好，执行IO操作我们线程可以适当多一点，因为很多时候CPU是相对空闲的，如果是计算型的操作，本来CPU就不空闲了，还开很多的线程就不对了（有多线程就会有线程切换的问题，线程切换都是需要耗费资源的）所以线程的多少要适合CPU核数。

3.多线程离我们远吗？

多线程其实离我们很近，只是多数情况我们不知道也没有去刻意去意识到。
Tomcat我相信每个Java后端的同学都认识它，它就是以多线程去响应请求的，我们可以在server.xml中配置连接池的配置，比如：

<Connector 
port="8080" 
maxThreads="350" 
maxHttpHeaderSize="8192" 
minSpareThreads="45" 
maxPostSize="512000" 
protocol="HTTP/1.1" 
enableLookups="false" 
redirectPort="8443" 
acceptCount="200" 
keepAliveTimeout="15000" 
maxKeepAliveRequests="-1" 
maxConnections="25000" 
connectionTimeout="15000" 
disableUploadTimeout="false" 
useBodyEncodingForURI="true" 
URIEncoding="UTF-8" />

Tomcat处理每一个请求都会从线程连接池里边用一个线程去处理，这显然是多线程的操作，然后这个请求线程顺藤摸瓜到了我们的Servlet，执行对应的service()方法。

而我们的service方法是无状态的，多个线程请求service方法，往往都没有操作共享变量，不操作共享变量就不会有线程安全问题。

上面只是用了Servlet举例，我们常用的SpringMVC其实也是一样的（毕竟底层还是Servlet）。
还有我们在连接数据库的时候，也会用对应的连接池（Druid、C3P0、DBCP等），比如常见的Druid配置：

<bean id="dataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource" init-method="init" destroy-method="close"> 
     <property name="url" value="${jdbc_url}" />
     <property name="username" value="${jdbc_user}" />
     <property name="password" value="${jdbc_password}" />
     <property name="filters" value="stat" />
     <property name="maxActive" value="20" />
     <property name="initialSize" value="1" />
     <property name="maxWait" value="60000" />
     <property name="minIdle" value="1" />
     <property name="timeBetweenEvictionRunsMillis" value="60000" />
     <property name="minEvictableIdleTimeMillis" value="300000" />
     <property name="testWhileIdle" value="true" />
     <property name="testOnBorrow" value="false" />
     <property name="testOnReturn" value="false" />
     <property name="poolPreparedStatements" value="true" />
     <property name="maxOpenPreparedStatements" value="20" />
     <property name="asyncInit" value="true" />
 </bean>

我想说的是：我们日常开发的程序几乎都是多线程模式的，只是绝大多数时候我们没感知到而已。很多时候都是框架帮我们屏蔽掉了。

4.多线程知识重要吗？

首先我要明确，多线程很重要
相信后端的学生有很多都知道，多线程是面试官百试不爽的面试题，在这里我们就先了解多线程必须掌握的知识：
1.线程和进程的区别
2.Thead类的常见方法
3.可以用什么手段来解决线程安全性问题
4.Synchronized和Lock锁的区别
5.什么是AQS、ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock锁
6.JDK自带的线程池有哪几个，线程池的构造方法重要的参数
7.什么是死锁，怎么避免死锁
8.CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore是什么？
9.Atomic包下的常见子类，什么是CAS，CAS会有什么问题
10.ThreadLocal是什么？
.........

5.线程池

我这边有个调度系统，运营设置了对应的时间，该任务就去执行，执行的内容大致就是去读HDFS文件，然后将数据组装，再传递到下游。
任务触发了以后，我们直接将这个任务交给一个线程池去处理，交由线程池后就直接返回SUCCESS。

这样做的好处是什么？如果多个任务同时触发，那可能某些任务执行时间过长，请求可能会被阻塞住，而我们如果放在线程池中可以提高系统的吞吐量。
使用线程池的时候，往往我们的调用方都不需要考虑请求是否立马处理成功，假设线程池在处理任务的时候因为某些原因失败了，我们可以走报警机制（用邮件/短信等渠道去提醒请求方即可）。
不知道大家学过消息队列了没有，我们常常说消息队列是异步的，很多时候调用方的请求我们丢到消息队列里边，就告诉调用方我们这条请求处理成功了，实际上，这个请求可能还交由下游的多个系统去处理，下游的系统可能也是异步的....
在使用线程池的时候，很多时候我们也是把他当做异步来使（WebFlux实际上也是将请求丢到线程池嘛)，只要我们的系统之间交互不是强一致性的，又希望提高系统的吞吐量，我们就可以考虑使用线程池。

5.1轮询

有的时候，我们需要有一个线程去轮询处理某些任务。
比如，我的系统会有发短信的功能，我调用渠道商的下发接口的后，我需要拿到短信的回执信息，于是我就需要去调用渠道商的回执接口。
此时最简单的做法就是开一个线程，不断的轮询渠道商的回执接口（我们设定轮询的间隔时间即可）

Thread thread = new Thread(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
    while (true) {
      try {
        // 间隔一段时间轮询一次                                           
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(period);
        // 调用接口
        String result = http.post();
        // 得到result后进行处理(比如将结果插入到数据库)
        smsDao.insert(result);
      }
    }
  });
thread.start();

或者有的时候，我们把任务放到内存阻塞队列或者Redis，也是通过一个线程轮询去取「队列」的数据。

5.2借助juc包实现线程安全

juc其实就是java.util.concurrent包

我们在使用线程的时候，或者在日常开发的时候，都是得考虑我们现在使用的场景是否是线程安全的。
如果不是线程安全的，我们可以做什么东西来使我们的程序变得线程安全。
1.如果是集合，我们可以考虑一下juc包下的集合类。
2.如果是数值/对象，我们可以考虑一下atomic包下的类。
3.如果是涉及到线程的重复利用，我们可以考虑一下是否要用线程池。
4.如果涉及到对线程的控制（比如一次能使用多少个线程，当前线程触发的条件是否依赖其他线程的结果），我们可以考虑CountDownLatch/Semaphore等等
5.如果synchronized无法满足你，我们可以考虑lock包下的类

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