多线程技术在Java中非常重要,整个Java多线程安全技术的发展是围绕着“可见性”与“原子性”两个主题发展的,Java的同步机制都是围绕这两个方面来保证线程安全。
多线程技术在Java中扮演着十分重要的角色。
在Java的JDK开发包中,提供了对多线程编程技术的支持,可以很方便地进行多线程编程。
实现多线程编程的方式有两种,一是继承Thread类,二是实现Runnable接口。
由于Java实行的单继承机制,所以在很多情况下,我们更偏向于实现第二种方式,实际上,Thread类也是实现了Runnable接口。
我们自己编写的类在对以上两种方式进行实现时,不管是哪一种,都需要重写run()方法来实现自己对于多线程编程的需求。在实现完成之后,线程的启动同样有两种方式,分别是start()方法与run()方法。
start():在主线程中,当线程的start()方法开始后,并不会立即启动线程,而是让线程进入一个预备状态,再与其他线程异步进行。run():按照线程所在的父线程的代码顺序,顺序执行,与上下代码间是同步效果,而不是异步。在上面谈到了线程在执行完start()方法后,并不是立即执行,而是进入一个预备状态。
实际上线程的状态分为:
runnable:可运行 running:正在运行 blocked:阻塞 destroy:销毁预备状态即是runnable状态。
线程可以在这几个状态之间相互切换:
runnable<-->running:当线程预备完成后,优先级高的线程抢到CPU资源之后就会开始运行,即进入running状态。在运行一段时候后线程并未结束,而是让出了CPU资源,那么该线程就重新回到了runnable状态。 running<-->blocked-->runnable:在线程未结束时,该线程调用了sleep(),wait(),suspend()之后,就会进入阻塞状态。而当线程在这些状态中被唤醒,又会重新回到running状态,或者是回到runnable状态。 running<-->destroy :一种情况是当线程运行结束后,进入了销毁状态,另一种是使用stop()方法,强行结束线程。 stop()方法与suspend()方法都已经被弃用,因为它们会造成数据的不同步和程序的不正常运行。在上面我们看到了最后两个方法,它们都是给调用该方法的线程打上记号,却不会真正的中断线程,那么该怎么办呢?
我们会使用异常法,即在run方法中,判断当前该线程是否已经停止,如果是的话就抛出异常,不再运行。
在线程sleep之后被中断,或者是中断之后sleep,都会抛出异常。
规则性:优先级高的线程得到CPU资源的优先级会高
随机性:优先级高的线程不一定优先执行完。
Synchronized关键字能够使得线程达到同步的效果,理解它的核心是“对象监测器”概念。
四种用法:修饰非静态方法,修饰this代码块,修饰非this x代码块,修饰静态方法或者类
修饰非静态方法:拿到的是该对象监测器。当其他线程调用该线程的同步方法时,包括同步代码块(this),会呈现同步效果,当其他线程调用非同步方法时,不会呈现同步效果。所以同一类下不同的实例拿到的锁不一样。当自身调用同步方法时,因为锁重入的原因,同样能拿到锁。同步代码块(this):因为修饰非静态方法的关键字,运行时效率较低,所以使用同步代码块。拿到的同样是该对象监测器。当其他线程调用该线程的同步方法时,包括同步代码块(this),会呈现同步效果,当其他线程调用非同步方法时,不会呈现同步效果。同步代码块(非this x):拿到的是X监测器,常用Object作为X,而不是String,因为String常量池的特性,会导致不能同步。当其他方法调用该线程的同步代码块(非this x)时,呈现同步效果,并且当其他线程调用X对象的同步方法时,会呈现同步效果。但是当其他线程调用同步方法或者同步代码块(this)时,不会呈现同步效果。修饰静态方法或者类:对该类的所有实例加锁。关键字Volatile的主要作用是使变量在多个线程间可见。即使得线程在公共堆栈里取值,而不是在私有堆栈里取值。
while(flag)问题,即在其他线程中改变flag值,并不能影响运行结果。(JVM-Server模式下)
volatile关键字并没有原子性。
i++操作过程:
取值 改变 赋值 在这个过程中非线程安全。如A线程取到i=5,改为i=6,未写回时B线程进入,取到i=5,改为i=6,两者先后写回,i=6,实际上i需要=7才对。
等待/通知机制
Java中通过wait()、notify()等API来实现线程间的通信。
wait()与notify()方法的使用,都要求线程事先已经拿到了对象的锁,也就是说,wait()与notify()方法的使用都要在临界区里使用。
wait():让线程进入阻塞状态,并且释放锁。notify():唤醒之前进入wait()方法后阻塞队列里的单个线程,让其进入就绪队列,即进入runnable状态,并不会马上执行,还是会和其他线程争抢锁。且只有在notify()方法所在方法执行完毕后,才会释放锁。notify()方法是随机唤醒线程,如在生产者消费者模式中的应用。notifyAll():唤醒容易出现“假死”问题。
原因:notify()只会随机唤醒一个线程,有可能是相同类型的线程。解决方案:改用为notifyAll()方法。
在一些情况下,主线程创建子线程,由于子线程运行时间较长,主线程为先于子线程结束,这个时候我们如果希望主线程在子线程之后结束,比如子线程处理完一个数据,主线程想拿到这个数据,那么就需要用到join方法。
join方法会使调用该方法的线程A所在的线程B进入无限期的阻塞,直到线程A运行结束为止,功能有些类似于同步效果。它与synchronized关键字的区别是:它内部使用wait方法实现,synchronized使用对象监测器。join方法遇到interrupt会抛出异常。为每个线程提供单独的变量。
立即加载与懒加载
立即加载:静态变量,创建类时直接实例化
懒加载:并没有直接实例化,而是通过get方法获取,可以通过DCL双检查机制,可以通过静态内置类,也可以通过静态代码块实现。