java 多线程

Java 多线程编程

Java 给多线程编程提供了内置的支持。 一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
多线程是多任务的一种特别的形式，但多线程使用了更小的资源开销。
这里定义和线程相关的另一个术语 - 进程：一个进程包括由操作系统分配的内存空间，包含一个或多个线程。一个线程不能独立的存在，它必须是进程的一部分。一个进程一直运行，直到所有的非守护线程都结束运行后才能结束。
多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的。
一个线程的生命周期
线程是一个动态执行的过程，它也有一个从产生到死亡的过程。
下图显示了一个线程完整的生命周期。


    新建状态:

    使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后，该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序 start() 这个线程。
    就绪状态:

    当线程对象调用了start()方法之后，该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中，要等待JVM里线程调度器的调度。
    运行状态:

    如果就绪状态的线程获取 CPU 资源，就可以执行 run()，此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂，它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。
    阻塞状态:

    如果一个线程执行了sleep（睡眠）、suspend（挂起）等方法，失去所占用资源之后，该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种：

        等待阻塞：运行状态中的线程执行 wait() 方法，使线程进入到等待阻塞状态。

        同步阻塞：线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。

        其他阻塞：通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时，线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时，join() 等待线程终止或超时，或者 I/O 处理完毕，线程重新转入就绪状态。
    死亡状态:

    一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时，该线程就切换到终止状态。

线程的优先级

每一个 Java 线程都有一个优先级，这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。

Java 线程的优先级是一个整数，其取值范围是 1 （Thread.MIN_PRIORITY ） - 10 （Thread.MAX_PRIORITY ）。

默认情况下，每一个线程都会分配一个优先级 NORM_PRIORITY（5）。

具有较高优先级的线程对程序更重要，并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是，线程优先级不能保证线程执行的顺序，而且非常依赖于平台。
创建一个线程

Java 提供了三种创建线程的方法：

    通过实现 Runnable 接口；
    通过继承 Thread 类本身；
    通过 Callable 和 Future 创建线程。

package com.test.dao;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * User: 简德群
 * Date: 2018/3/16
 * Time: 11:08
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 */
public class Testmain {
    public static Callable getCallable(final int i,final int j){
        Callable callable = new Callable() {
            public Integer call() throws Exception {
                for(int k = 0;k<j;k++) {
                    System.out.println("callable"+i+":"+k);
                    Thread.sleep(1000);
                }
                return i;
            }
        };
        return callable;
    }
    public static void testCallable() throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        Future<Integer> future1 = executorService.submit(getCallable(1,15));
        Future<Integer> future2 = executorService.submit(getCallable(2,20));
        System.out.println("after sumbit task");
        //如果线程1不执行玩，future1.get将停顿在此
        Integer result1 = future1.get();
        //如果线程1执行完，线程2没有执行完，future2.get()将停顿在此
        Integer result2 = future2.get();
        System.out.println("result1="+result1+",result2="+result2);
        executorService.shutdown();
    }
    public static Runnable getRunable(final int i,final int k){
        Runnable runnable = new Runnable() {
            public void run() {
                for(int j=0;j<k;j++) {
                    try {

                        System.out.println("Runnable"+i+":"+j);
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                }
            }
        };
        return runnable;
    }
    public static void testsubmitRunable() throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        Future future = executorService.submit(getRunable(1,15));
        executorService.submit(getRunable(2,20));
        //线程1执行完后才能获取get
        future.get();
        System.out.println("after:");
        executorService.shutdown();

    }
    public static void testExcuteRunable() throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
       executorService.execute(getRunable(1,15));
        executorService.execute(getRunable(2,20));
        //不会受线程1和2的影响
        System.out.println("after:");
        executorService.shutdown();

    }
    public static void getThread(){
        Thread thread = new Thread(getRunable(1,10));
        thread.start();
        Thread thread2 = new Thread(getRunable(2,10));
        thread2.start();
    }
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        getThread();
    }
}

创建线程的三种方式的对比

    1. 采用实现 Runnable、Callable 接口的方式创见多线程时，线程类只是实现了 Runnable 接口或 Callable 接口，还可以继承其他类。

    2. 使用继承 Thread 类的方式创建多线程时，编写简单，如果需要访问当前线程，则无需使用 Thread.currentThread() 方法，直接使用 this 即可获得当前线程。

线程的几个主要概念

在多线程编程时，你需要了解以下几个概念：

    线程同步
    线程间通信
    线程死锁
    线程控制：挂起、停止和恢复

多线程的使用

有效利用多线程的关键是理解程序是并发执行而不是串行执行的。例如：程序中有两个子系统需要并发执行，这时候就需要利用多线程编程。

通过对多线程的使用，可以编写出非常高效的程序。不过请注意，如果你创建太多的线程，程序执行的效率实际上是降低了，而不是提升了。

请记住，上下文的切换开销也很重要，如果你创建了太多的线程，CPU 花费在上下文的切换的时间将多于执行程序的时间！
多线程下java操作原子性
Atomic原子性如图：

package com.test.dao;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class AtomicMain {
    //让整数具有原子性
    private AtomicInteger count =new AtomicInteger(0);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
        final AtomicMain atomicMain = new AtomicMain();
        //线程个数
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(150);
        for(int i=0;i<150;i++){
            final int t = i;
            executorService.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    System.out.println(t+"="+atomicMain.count.addAndGet(1));
                    //线程数减1
                    countDownLatch.countDown();
                }
            });
        }
        //线程未执行完等待
        countDownLatch.await();
        System.out.println("结果："+atomicMain.count);
        executorService.shutdown();
    }
}

java中实现同步加锁机制：
synchronized锁表

package com.test.dao;

public class Test1{

    private Integer count =1;
    public static void main(String[] args) {
        final Test1 test1 = new Test1();
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (test1.count){
                             test1.count++;

                      }
                    System.out.println(test1.count);
                }
            }).start();
        }

    }
}

ReentrantLock 锁

package com.test.dao;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class Test1{
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private Integer count =1;
    public static void main(String[] args) {
        final Test1 test1 = new Test1();
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                           test1.lock.lock();
//                    synchronized (test1.count){
                             test1.count++;
                             test1.lock.unlock();

//                      }
                    System.out.println(test1.count);
                }
            }).start();
        }

    }
}

参考：http://www.runoob.com/java/java-multithreading.html