多线程的学习总结 较笼统
程序员文章站
2022-05-30 16:05:30
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近段时间重温了java的并发，发现还蛮有意思的，现在总结一下大体的流程吧！
1、 为什么要并发
当计算机在处理应用的过程中，CPU、内存等并不是处于最佳状态（动力十足全力前进），这难免就会造成资源的浪费；在计算一个高精度高复杂性的科学计算时，就需要更快的处理速度，单线程有时会独木难支；在越来越丰富的界面化的应用中，用户的体验度就包括程序的响应速度，而单线程的程序显然难以达到要求。
2、共享对象的安全
在并发过程中，很多时候会用到线程间的通信，或者某个任务是由线程间的协作完成的，比如生产者/消费者问题，这时候，对于这种共享于两个或多个线程间的对象，就需要保证其“安全”。安全的定义其实很简单，那就是某个线程对共享对象的修改是可见的。在JAVA的定义中，为了提供更高的速度，是允许线程保存对象的复本的，只有在进入和离开同步代码块时，才会与原对象进行同步。
如何保证共享对象的安全呢，可以有以下方式：
1> 共享对象的安全也即共享对象的状态属性安全，可以通过
A> Volatile定义变量
B> 使用automic原子变量类
C> 将属性设为只读的final
D> 在属性的更改方法中使用synchronized
E> 在属性的更改方法中使用lock
注1：volatile定义的变量会直接从内存中读取并在修改后立即写回内存，禁止了java虚拟机对代码的优化，此类对象提供的读写均为原子操作，但自增操作等此类复合操作并非原子操作，不能保证该变量的安全。使用条件：新值不依赖之前的旧值，不依赖其它的状态变量，不需要放在synchronized等锁中。
注2：automic原子变量类在long,double等操作时有重要意义，对于64位的long，double类型数据写入时，会分别写入高位与低位，两次写入可能会导致安全问题。
注3：synchronized的锁其锁定的对象为
注4：Lock 其实现类ReentrantLock提供了可定时的可轮询的可中止的锁，但该锁是显示的，即需要手动加锁与解锁。
2> 还可以通过其它方法实现，比如使用ThreadLocal，或者将对象用作线程独占的不作为共享对象使用，或者使用线程安全的Collection。
注：ThreadLocal为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本，使每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会和其它线程的副本冲突，使用put,get来存取。
3、线程的建立
1> 创建线程的方式
A> 实现Runnable接口，将执行代码块放入run方法中。
B> 继承Thread类，重写run方法。
C> 实现Callable接口，并实现call方法，该接口是用于有返回值的线程。
2> 启动线程的方式
A> 实现Runnable接口的类可以使用
1. 以Runnable接口类的实例去实例化一个Thread对象，并调用该对象的start方法
2. 实例化一个Executor的实现子类：
a) Executor.newCachedThreadPool 缓存0到无穷多个线程，用则建不用则毁
b) Executor.newFiledThreadPool 缓存min到max 个线程，自动管理个数
c) Executor.newScheduleddThreadPoolExecutor 可以定时执行，只支持相对时间
执行executor.execute(Runnable)
B> 继承Thread类的线程类，可以直接调用start方法启动线程
C> 实现Callable接口的类需要使用Executor框架的子类，并调用submit方法来启动，在启动后会返回一个Future对象，该对象可以判定线程的状态：isDone,isCanneled，使用get方法取出线程的返回值。
4、线程的结束
1> 设置结束状态位，在执行过程中不断监测该状态位的值，符合退出条件即退出。
2> 使用异常结束，使用interrupt异常结束，这个异常在结束即将进入阻塞或已经阻塞的时候会立即执行，在正常运行时不会执行，但会对interrupted状态位置值，所以可以不断的监测该状态，并使用try-catch-finally块包围，在finally中释放相关资源。
5、线程的异常处理
异常是不会跨线程传递的。
1> 在线程中或线程外捕获RuntimeException，加以处理
2> Thread类可以设置setUncaughtExceptionHandler做异常处理
6、线程的协作
有时候，线程之间是相互配合操作的，比如生产者/消费者，所以就需要线程之间进行协作。线程之间的协作一般可以通过以下方式进行：
1> 使用Object对象中的wait、notify、notifyAll进行
2> 使用Condition对象中的await、signal、signalAll进行
3> 使用线程的协作组件
7、线程的协作组件
线程中会有协作，比如生产者/消费者，以下是一些协作的组件
1> CountDownLatch典型的应用场景是：有一个任务想要往下执行，但必须要等到其他的任务执行完毕后才可以继续往下执行。在初始化时设置一个countDown值，该值一经设定不可改变，当后继任务需要前驱任务的结果时，需要await，当countdown的值为0时，则await的线程会被唤醒并执行。
2> CyclicBarrier允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点。典型的应用场景是：是水运中的分段转运法，它使任务在完成某一阶段时进行await，当所有的任务均进入await状态时，即进入下一阶段的运行。
3> DelayBlokingQueue 存放的是一组实现了Delay接口的对象，因为Delay继承了Comparable接口所以Delay的实现类必须重写compareTo方法，其中delay时间最长的也即最紧急的放在队列头，依次以delay时间排序。这是一个阻塞式的队列。
4> PriorityBlockingQueue 是具有优先级的队列，其中的对象也必须实现Comparable接口，也是阻塞式的队列。
5> Semaphore 更像是一个厕所，进入足够多的人后就不允许再进入了，每次进入都必须获取通告证acquire，当出来后则需要交还通告证release。
6> Exchanger 提供两个线程间直接交换对象的方法，这样可以使用对象在线程为为独占的，当使用完成后调用exchange方法将当前任务挂起，等另一个任务也执行此方法时进入对象的交换，交换完成后双方任务自动继续执行。
哈哈，总结的有点太概括了，回头再弄分述下
1、 为什么要并发
当计算机在处理应用的过程中，CPU、内存等并不是处于最佳状态（动力十足全力前进），这难免就会造成资源的浪费；在计算一个高精度高复杂性的科学计算时，就需要更快的处理速度，单线程有时会独木难支；在越来越丰富的界面化的应用中，用户的体验度就包括程序的响应速度，而单线程的程序显然难以达到要求。
2、共享对象的安全
在并发过程中，很多时候会用到线程间的通信，或者某个任务是由线程间的协作完成的，比如生产者/消费者问题，这时候，对于这种共享于两个或多个线程间的对象，就需要保证其“安全”。安全的定义其实很简单，那就是某个线程对共享对象的修改是可见的。在JAVA的定义中，为了提供更高的速度，是允许线程保存对象的复本的，只有在进入和离开同步代码块时，才会与原对象进行同步。
如何保证共享对象的安全呢，可以有以下方式：
1> 共享对象的安全也即共享对象的状态属性安全，可以通过
A> Volatile定义变量
B> 使用automic原子变量类
C> 将属性设为只读的final
D> 在属性的更改方法中使用synchronized
E> 在属性的更改方法中使用lock
注1：volatile定义的变量会直接从内存中读取并在修改后立即写回内存，禁止了java虚拟机对代码的优化，此类对象提供的读写均为原子操作，但自增操作等此类复合操作并非原子操作，不能保证该变量的安全。使用条件：新值不依赖之前的旧值，不依赖其它的状态变量，不需要放在synchronized等锁中。
注2：automic原子变量类在long,double等操作时有重要意义，对于64位的long，double类型数据写入时，会分别写入高位与低位，两次写入可能会导致安全问题。
注3：synchronized的锁其锁定的对象为
注4：Lock 其实现类ReentrantLock提供了可定时的可轮询的可中止的锁，但该锁是显示的，即需要手动加锁与解锁。
2> 还可以通过其它方法实现，比如使用ThreadLocal，或者将对象用作线程独占的不作为共享对象使用，或者使用线程安全的Collection。
注：ThreadLocal为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本，使每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会和其它线程的副本冲突，使用put,get来存取。
3、线程的建立
1> 创建线程的方式
A> 实现Runnable接口，将执行代码块放入run方法中。
B> 继承Thread类，重写run方法。
C> 实现Callable接口，并实现call方法，该接口是用于有返回值的线程。
2> 启动线程的方式
A> 实现Runnable接口的类可以使用
1. 以Runnable接口类的实例去实例化一个Thread对象，并调用该对象的start方法
2. 实例化一个Executor的实现子类：
a) Executor.newCachedThreadPool 缓存0到无穷多个线程，用则建不用则毁
b) Executor.newFiledThreadPool 缓存min到max 个线程，自动管理个数
c) Executor.newScheduleddThreadPoolExecutor 可以定时执行，只支持相对时间
执行executor.execute(Runnable)
B> 继承Thread类的线程类，可以直接调用start方法启动线程
C> 实现Callable接口的类需要使用Executor框架的子类，并调用submit方法来启动，在启动后会返回一个Future对象，该对象可以判定线程的状态：isDone,isCanneled，使用get方法取出线程的返回值。
4、线程的结束
1> 设置结束状态位，在执行过程中不断监测该状态位的值，符合退出条件即退出。
2> 使用异常结束，使用interrupt异常结束，这个异常在结束即将进入阻塞或已经阻塞的时候会立即执行，在正常运行时不会执行，但会对interrupted状态位置值，所以可以不断的监测该状态，并使用try-catch-finally块包围，在finally中释放相关资源。
5、线程的异常处理
异常是不会跨线程传递的。
1> 在线程中或线程外捕获RuntimeException，加以处理
2> Thread类可以设置setUncaughtExceptionHandler做异常处理
6、线程的协作
有时候，线程之间是相互配合操作的，比如生产者/消费者，所以就需要线程之间进行协作。线程之间的协作一般可以通过以下方式进行：
1> 使用Object对象中的wait、notify、notifyAll进行
2> 使用Condition对象中的await、signal、signalAll进行
3> 使用线程的协作组件
7、线程的协作组件
线程中会有协作，比如生产者/消费者，以下是一些协作的组件
1> CountDownLatch典型的应用场景是：有一个任务想要往下执行，但必须要等到其他的任务执行完毕后才可以继续往下执行。在初始化时设置一个countDown值，该值一经设定不可改变，当后继任务需要前驱任务的结果时，需要await，当countdown的值为0时，则await的线程会被唤醒并执行。
2> CyclicBarrier允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点。典型的应用场景是：是水运中的分段转运法，它使任务在完成某一阶段时进行await，当所有的任务均进入await状态时，即进入下一阶段的运行。
3> DelayBlokingQueue 存放的是一组实现了Delay接口的对象，因为Delay继承了Comparable接口所以Delay的实现类必须重写compareTo方法，其中delay时间最长的也即最紧急的放在队列头，依次以delay时间排序。这是一个阻塞式的队列。
4> PriorityBlockingQueue 是具有优先级的队列，其中的对象也必须实现Comparable接口，也是阻塞式的队列。
5> Semaphore 更像是一个厕所，进入足够多的人后就不允许再进入了，每次进入都必须获取通告证acquire，当出来后则需要交还通告证release。
6> Exchanger 提供两个线程间直接交换对象的方法，这样可以使用对象在线程为为独占的，当使用完成后调用exchange方法将当前任务挂起，等另一个任务也执行此方法时进入对象的交换，交换完成后双方任务自动继续执行。
哈哈，总结的有点太概括了，回头再弄分述下
