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一：为什么要学多线程
 
应付面试 ：多线程几乎是面试中必问的题，所以掌握一定的基础知识是必须的。
了解并发编程：实际工作中很少写多线程的代码，这部分代码一般都被人封装起来了，在业务中使用多线程的机会也不是很多(看具体项目)，虽然代码中很少会自己去创建线程，但是实际环境中每行代码却都是并行执行的，同一时刻大量请求同一个接口，并发可能会产生一些问题，所以也需要掌握一定的并发知识
 
二：进程与线程
 
1. 进程
 
进程是资源（CPU、内存等）分配的基本单位，它是程序执行时的一个实例。程序运行时系统就会创建一个进程，并为它分配资源，然后把该进程放入进程就绪队列，进程调度器选中它的时候就会为它分配CPU时间，程序开始真正运行。
 
2. 线程
 
线程是一条执行路径，是程序执行时的最小单位，它是进程的一个执行流，是CPU调度和分派的基本单位，一个进程可以由很多个线程组成，线程间共享进程的所有资源，每个线程有自己的堆栈和局部变量。线程由CPU独立调度执行，在多CPU环境下就允许多个线程同时运行。同样多线程也可以实现并发操作，每个请求分配一个线程来处理。
 
一个正在运行的软件(如迅雷)就是一个进程，一个进程可以同时运行多个任务( 迅雷软件可以同时下载多个文件，每个下载任务就是一个线程), 可以简单的认为进程是线程的集合。
 
线程是一条可以执行的路径。
 
对于单核CPU而言：多线程就是一个CPU在来回的切换，在交替执行。
对于多核CPU而言：多线程就是同时有多条执行路径在同时(并行)执行，每个核执行一个线程，多个核就有可能是一块同时执行的。
 
3. 进程与线程的关系
 
一个程序就是一个进程，而一个程序中的多个任务则被称为线程。进程是表示资源分配的基本单位，又是调度运行的基本单位。，亦即执行处理机调度的基本单位。 进程和线程的关系：
 
 
一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。线程是操作系统可识别的最小执行和调度单位。
 
 
资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。同一进程中的多个线程共享代码段(代码和常量)，数据段(全局变量和静态变量)，扩展段(堆存储)。但是每个线程拥有自己的栈段，栈段又叫运行时段，用来存放所有局部变量和临时变量，即每个线程都有自己的堆栈和局部变量。
 
 
处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。
 
 
线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。
 
 
如果把上课的过程比作进程，把老师比作CPU，那么可以把每个学生比作每个线程，所有学生共享这个教室(也就是所有线程共享进程的资源)，上课时学生A向老师提出问题，老师对A进行解答，此时可能会有学生B对老师的解答不懂会提出B的疑问(注意：此时可能老师还没有对A同学的问题解答完毕)，此时老师又向学生B解惑，解释完之后又继续回答学生A的问题，同一时刻老师只能向一个学生回答问题(即：当多个线程在运行时，同一个CPU在某一个时刻只能服务于一个线程，可能一个线程分配一点时间，时间到了就轮到其它线程执行了，这样多个线程在来回的切换)
 
4. 为什么要使用多线程
 
多线程可以提高程序的效率。
 
实际生活案例：村长要求喜洋洋在一个小时内打100桶水，可以喜洋洋一个小时只能打25桶水，如果这样就需要4个小时才能完成任务，为了在一个小时能够完成，喜洋洋就请美洋洋、懒洋洋、沸洋洋，来帮忙，这样4只羊同时干活，在一小时内完成了任务。原本用4个小时完成的任务现在只需要1个小时就完成了，如果把每只羊看做一个线程，多只羊即多线程可以提高程序的效率。
 
5. 多线程应用场景
 
一般线程之间比较独立，互不影响
一个线程发生问题，一般不影响其它线程
 
三：多线程的实现方式
 
1. 顺序编程
 
顺序编程：程序从上往下的同步执行，即如果第一行代码执行没有结束，第二行代码就只能等待第一行执行结束后才能结束。
 
public class Main {
    // 顺序编程 吃喝示例：当吃饭吃不完的时候，是不能喝酒的，只能吃完晚才能喝酒
    public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 先吃饭再喝酒
        eat();
        drink();
    }

    private static void eat() throws Exception {
        System.out.println("开始吃饭?...\t" + new Date());
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println("结束吃饭?...\t" + new Date());
    }

    private static void drink() throws Exception {
        System.out.println("开始喝酒?️...\t" + new Date());
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println("结束喝酒?...\t" + new Date());
    }
}
 
 
2. 并发编程
 
并发编程：多个任务可以同时做，常用与任务之间比较独立，互不影响。
 
线程上下文切换：
 
同一个时刻一个CPU只能做一件事情，即同一时刻只能一个线程中的部分代码，假如有两个线程，Thread-0和Thread-1，刚开始CPU说Thread-0你先执行，给你3毫秒时间，Thread-0执行了3毫秒时间，但是没有执行完，此时CPU会暂停Thread-0执行并记录Thread-0执行到哪行代码了，当时的变量的值是多少，然后CPU说Thread-1你可以执行了，给你2毫秒的时间，Thread-1执行了2毫秒也没执行完，此时CPU会暂停Thread-1执行并记录Thread-1执行到哪行代码了，当时的变量的值是多少，此时CPU又说Thread-0又该你，这次我给你5毫秒时间，去执行吧，此时CPU就找出上次Thread-0线程执行到哪行代码了，当时的变量值是多少，然后接着上次继续执行，结果用了2毫秒就Thread-0就执行完了，就终止了，然后CPU说Thread-1又轮到你，这次给你4毫秒，同样CPU也会先找出上次Thread-1线程执行到哪行代码了，当时的变量值是多少，然后接着上次继续开始执行，结果Thread-1在4毫秒内也执行结束了，Thread-1也结束了终止了。CPU在来回改变线程的执行机会称之为线程上下文切换。
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
	    // 一边吃饭一边喝酒
        new EatThread().start();
        new DrinkThread().start();
    }
}

class EatThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("开始吃饭?...\t" + new Date());
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("结束吃饭?...\t" + new Date());
    }
}

class DrinkThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("开始喝酒?️...\t" + new Date());
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("结束喝酒?...\t" + new Date());
    }
}
 
并发编程，一边吃饭一边喝酒总共用时5秒，比顺序编程更快，因为并发编程可以同时运行，而不必等前面的代码运行完之后才允许后面的代码
 
 
本示例主要启动3个线程，一个主线程main thread、一个吃饭线程(Thread-0)和一个喝酒线程(Thread-1)，共三个线程, 三个线程并发切换着执行。main线程很快执行完，吃饭线程和喝酒线程会继续执行，直到所有线程(非守护线程)执行完毕，整个程序才会结束，main线程结束并不意味着整个程序结束。
 
 
 
顺序：代码从上而下按照固定的顺序执行，只有上一件事情执行完毕，才能执行下一件事。就像物理电路中的串行，假如有十件事情，一个人来完成，这个人必须先做第一件事情，然后再做第二件事情，最后做第十件事情，按照顺序做。
 
 
并行：多个操作同时处理，他们之间是并行的。假如十件事情，两个人来完成，每个人在某个时间点各自做各自的事情，互不影响
 
 
并发：将一个操作分割成多个部分执行并且允许无序处理，假如有十件事情，如果有一个人在做，这个人可能做一会这个不想做了，再去做别的，做着做着可能也不想做了，又去干其它事情了，看他心情想干哪个就干哪个，最终把十件事情都做完。如果有两个人在做，他们俩先分一下，比如张三做4件，李四做6件，他们各做自己的，在做自己的事情过程中可以随意的切换到别的事情，不一定要把某件事情干完再去干其它事情，有可能一件事做了N次才做完。
 
 
通常一台电脑只有一个cpu，多个线程属于并发执行，如果有多个cpu，多线程并发执行有可能变成并行执行。
 
 
3. 多线程创建方式
 
继承 Thread
实现 Runable
实现 Callable
 
①：继成java.lang.Thread, 重写run()方法
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        new MyThread().start();
    }
}

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId());
    }
}
 
Thread 类
 
package java.lang;
public class Thread implements Runnable {
	// 构造方法
	public Thread(Runnable target);
	public Thread(Runnable target, String name);
	
	public synchronized void start();
}
 
Runnable 接口
 
package java.lang;

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    pubic abstract void run();
}
 
②：实现java.lang.Runnable接口，重写run()方法，然后使用Thread类来包装
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    	 // 将Runnable实现类作为Thread的构造参数传递到Thread类中，然后启动Thread类
        MyRunnable runnable = new MyRunnable();
        new Thread(runnable).start();
    }
}

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId());
    }
}
 
可以看到两种方式都是围绕着Thread和Runnable，继承Thread类把run()写到类中，实现Runnable接口是把run()方法写到接口中然后再用Thread类来包装, 两种方式最终都是调用Thread类的start()方法来启动线程的。
 两种方式在本质上没有明显的区别，在外观上有很大的区别，第一种方式是继承Thread类，因Java是单继承，如果一个类继承了Thread类，那么就没办法继承其它的类了，在继承上有一点受制，有一点不灵活，第二种方式就是为了解决第一种方式的单继承不灵活的问题，所以平常使用就使用第二种方式
 
其它变体写法：
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 匿名内部类
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId());
            }
        }).start();

        // 尾部代码块, 是对匿名内部类形式的语法糖
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId());
            }
        }.start();

        // Runnable是函数式接口，所以可以使用Lamda表达式形式
        Runnable runnable = () -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId());};
        new Thread(runnable).start();
    }
}
 
③：实现Callable接口，重写call()方法，然后包装成java.util.concurrent.FutureTask, 再然后包装成Thread
 
Callable：有返回值的线程，能取消线程，可以判断线程是否执行完毕
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    	 // 将Callable包装成FutureTask，FutureTask也是一种Runnable
        MyCallable callable = new MyCallable();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);
        new Thread(futureTask).start();

        // get方法会阻塞调用的线程
        Integer sum = futureTask.get();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + Thread.currentThread().getId() + "=" + sum);
    }
}


class MyCallable implements Callable<Integer> {

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId() + "\t" + new Date() + " \tstarting...");

        int sum = 0;
        for (int i = 0; i <= 100000; i++) {
            sum += i;
        }
        Thread.sleep(5000);

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId() + "\t" + new Date() + " \tover...");
        return sum;
    }
}
 
Callable 也是一种函数式接口
 
@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}
 
FutureTask
 
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
	// 构造函数
	public FutureTask(Callable<V> callable);
	
	// 取消线程
	public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
	// 判断线程
	public boolean isDone();
	// 获取线程执行结果
	public V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
}
 
RunnableFuture
 
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
    void run();
}
 
三种方式比较：
 
Thread: 继承方式, 不建议使用, 因为Java是单继承的，继承了Thread就没办法继承其它类了，不够灵活
Runnable: 实现接口，比Thread类更加灵活，没有单继承的限制
Callable: Thread和Runnable都是重写的run()方法并且没有返回值，Callable是重写的call()方法并且有返回值并可以借助FutureTask类来判断线程是否已经执行完毕或者取消线程执行
当线程不需要返回值时使用Runnable，需要返回值时就使用Callable，一般情况下不直接把线程体代码放到Thread类中，一般通过Thread类来启动线程
Thread类是实现Runnable，Callable封装成FutureTask，FutureTask实现RunnableFuture，RunnableFuture继承Runnable，所以Callable也算是一种Runnable，所以三种实现方式本质上都是Runnable实现
 
四：线程的状态
 
创建（new）状态: 准备好了一个多线程的对象，即执行了new Thread(); 创建完成后就需要为线程分配内存
就绪（runnable）状态: 调用了start()方法, 等待CPU进行调度
运行（running）状态: 执行run()方法
阻塞（blocked）状态: 暂时停止执行线程，将线程挂起(sleep()、wait()、join()、没有获取到锁都会使线程阻塞), 可能将资源交给其它线程使用
死亡（terminated）状态: 线程销毁(正常执行完毕、发生异常或者被打断interrupt()都会导致线程终止)
 
 
 
 
五：Thread常用方法
 
Thread
 
public class Thread implements Runnable {
    // 线程名字
    private volatile String name;
    // 线程优先级(1~10)
    private int priority;
    // 守护线程
    private boolean daemon = false;
    // 线程id
    private long tid;
    // 线程组
    private ThreadGroup group;
    
    // 预定义3个优先级
    public final static int MIN_PRIORITY = 1;
    public final static int NORM_PRIORITY = 5;
    public final static int MAX_PRIORITY = 10;
    
    
    // 构造函数
    public Thread();
    public Thread(String name);
    public Thread(Runnable target);
    public Thread(Runnable target, String name);
    // 线程组
    public Thread(ThreadGroup group, Runnable target);
    
    
    // 返回当前正在执行线程对象的引用
    public static native Thread currentThread();
    
    // 启动一个新线程
    public synchronized void start();
    // 线程的方法体，和启动线程没毛关系
    public void run();
    
    // 让线程睡眠一会，由活跃状态改为挂起状态
    public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;
    public static void sleep(long millis, int nanos) throws InterruptedException;
    
    // 打断线程 中断线程 用于停止线程
    // 调用该方法时并不需要获取Thread实例的锁。无论何时，任何线程都可以调用其它线程的interruptf方法
    public void interrupt();
    public boolean isInterrupted()
    
    // 线程是否处于活动状态
    public final native boolean isAlive();
    
    // 交出CPU的使用权，从运行状态改为挂起状态
    public static native void yield();
    
    public final void join() throws InterruptedException
    public final synchronized void join(long millis)
    public final synchronized void join(long millis, int nanos) throws InterruptedException
    
    
    // 设置线程优先级
    public final void setPriority(int newPriority);
    // 设置是否守护线程
    public final void setDaemon(boolean on);
    // 线程id
    public long getId() { return this.tid; }
    
    
    // 线程状态
    public enum State {
        // new 创建
        NEW,

        // runnable 就绪
        RUNNABLE,

        // blocked 阻塞
        BLOCKED,

        // waiting 等待
        WAITING,

        // timed_waiting
        TIMED_WAITING,

        // terminated 结束
        TERMINATED;
    }
}
 
public static void main(String[] args) {
    // main方法就是一个主线程

    // 获取当前正在运行的线程
    Thread thread = Thread.currentThread();
    // 线程名字
    String name = thread.getName();
    // 线程id
    long id = thread.getId();
    // 线程优先级
    int priority = thread.getPriority();
    // 是否存活
    boolean alive = thread.isAlive();
    // 是否守护线程
    boolean daemon = thread.isDaemon();

    // Thread[name=main, id=1 ,priority=5 ,alive=true ,daemon=false]
    System.out.println("Thread[name=" + name + ", id=" + id + " ,priority=" + priority + " ,alive=" + alive + " ,daemon=" + daemon + "]");
}
 
0. Thread.currentThread()
 
public static void main(String[] args) {
    Thread thread = Thread.currentThread();
    // 线程名称
    String name = thread.getName();
    // 线程id
    long id = thread.getId();
    // 线程已经启动且尚未终止
    // 线程处于正在运行或准备开始运行的状态，就认为线程是“存活”的
    boolean alive = thread.isAlive();
    // 线程优先级
    int priority = thread.getPriority();
    // 是否守护线程
    boolean daemon = thread.isDaemon();
    
    // Thread[name=main,id=1,alive=true,priority=5,daemon=false]
    System.out.println("Thread[name=" + name + ",id=" + id + ",alive=" + alive + ",priority=" + priority + ",daemon=" + daemon + "]");
}
 
1. start() 与 run()
 
public static void main(String[] args) throws Exception {
   new Thread(()-> {
       for (int i = 0; i < 5; i++) {
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
           try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { }
       }
   }, "Thread-A").start();

   new Thread(()-> {
       for (int j = 0; j < 5; j++) {
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + j);
           try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { }
       }
   }, "Thread-B").start();
}
 
start(): 启动一个线程，线程之间是没有顺序的，是按CPU分配的时间片来回切换的。
 
 
public static void main(String[] args) throws Exception {
    new Thread(()-> {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { }
        }
    }, "Thread-A").run();

    new Thread(()-> {
        for (int j = 0; j < 5; j++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + j);
            try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { }
        }
    }, "Thread-B").run();
}
 
注意：执行结果都是main主线程
 
 
run(): 调用线程的run方法，就是普通的方法调用，虽然将代码封装到两个线程体中，可以看到线程中打印的线程名字都是main主线程，run()方法用于封装线程的代码，具体要启动一个线程来运行线程体中的代码(run()方法)还是通过start()方法来实现，调用run()方法就是一种顺序编程不是并发编程。
 
有些面试官经常问一些启动一个线程是用start()方法还是run()方法，为了面试而面试。
 
2. sleep() 与 interrupt()
 
public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;
public void interrupt();
 
sleep(long millis): 睡眠指定时间，程序暂停运行，睡眠期间会让出CPU的执行权，去执行其它线程，同时CPU也会监视睡眠的时间，一旦睡眠时间到就会立刻执行(因为睡眠过程中仍然保留着锁，有锁只要睡眠时间到就能立刻执行)。
 
sleep(): 睡眠指定时间，即让程序暂停指定时间运行，时间到了会继续执行代码，如果时间未到就要醒需要使用interrupt()来随时唤醒
interrupt(): 唤醒正在睡眠的程序，调用interrupt()方法，会使得sleep()方法抛出InterruptedException异常，当sleep()方法抛出异常就中断了sleep的方法，从而让程序继续运行下去
 
public static void main(String[] args) throws Exception {
    Thread thread0 = new Thread(()-> {
        try {
            System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t太困了，让我睡10秒，中间有事叫我，zZZ。。。");
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t被叫醒了，又要继续干活了");
        }
    });
    thread0.start();

    // 这里睡眠只是为了保证先让上面的那个线程先执行
    Thread.sleep(2000);

    new Thread(()-> {
        System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t醒醒，醒醒，别睡了，起来干活了！！！");
        // 无需获取锁就可以调用interrupt
        thread0.interrupt();
    }).start();
}
 
 
3. wait() 与 notify()
 
wait、notify和notifyAll方法是Object类的final native方法。所以这些方法不能被子类重写，Object类是所有类的超类，因此在程序中可以通过this或者super来调用this.wait(), super.wait()
 
wait(): 导致线程进入等待阻塞状态，会一直等待直到它被其他线程通过notify()或者notifyAll唤醒。该方法只能在同步方法中调用。如果当前线程不是锁的持有者，该方法抛出一个IllegalMonitorStateException异常。wait(long timeout): 时间到了自动执行，类似于sleep(long millis)
notify(): 该方法只能在同步方法或同步块内部调用， 随机选择一个(注意：只会通知一个)在该对象上调用wait方法的线程，解除其阻塞状态
notifyAll(): 唤醒所有的wait对象
 
注意：
 
Object.wait()和Object.notify()和Object.notifyall()必须写在synchronized方法内部或者synchronized块内部
让哪个对象等待wait就去通知notify哪个对象，不要让A对象等待，结果却去通知B对象，要操作同一个对象
 
Object
 
public class Object {
	public final void wait() throws InterruptedException;
	public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
	public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException;
	
	
	public final native void notify();
	public final native void notifyAll();
}
 
WaitNotifyTest
 
public class WaitNotifyTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        WaitNotifyTest waitNotifyTest = new WaitNotifyTest();
        new Thread(() -> {
            try {
                waitNotifyTest.printFile();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }).start();

        new Thread(() -> {
            try {
                waitNotifyTest.printFile();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }).start();

        new Thread(() -> {
            try {
                System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t睡觉1秒中，目的是让上面的线程先执行，即先执行wait()");
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            waitNotifyTest.notifyPrint();
        }).start();
    }

    private synchronized void printFile() throws InterruptedException {
        System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t等待打印文件...");
        this.wait();
        System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t打印结束。。。");
    }

    private synchronized void notifyPrint() {
        this.notify();
        System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t通知完成...");
    }
}

 
 
wait():让程序暂停执行，相当于让当前，线程进入当前实例的等待队列，这个队列属于该实例对象，所以调用notify也必须使用该对象来调用，不能使用别的对象来调用。调用wait和notify必须使用同一个对象来调用。
 
 
this.notifyAll();
 
 
4. sleep() 与 wait()
 
① Thread.sleep(long millis): 睡眠时不会释放锁
 
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Object lock = new Object();

    new Thread(() -> {
        synchronized (lock) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t" + i);
                try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { }
            }
        }
    }).start();

    Thread.sleep(1000);

    new Thread(() -> {
        synchronized (lock) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t" + i);
            }
        }
    }).start();
}
 
因main方法中Thread.sleep(1000)所以上面的线程Thread-0先被执行，当循环第一次时就会Thread.sleep(1000)睡眠，因为sleep并不会释放锁，所以Thread-1得不到执行的机会，所以直到Thread-0执行完毕释放锁对象lock，Thread-1才能拿到锁，然后执行Thread-1;
 
 
5. wait() 与 interrupt()
 
wait(): 方法的作用是释放锁，加入到等待队列，当调用interrupt()方法后，线程必须先获取到锁后，然后才抛出异常InterruptedException 。注意： 在获取锁之前是不会抛出异常的，只有在获取锁之后才会抛异常
 
所有能抛出InterruptedException的方法都可以通过interrupt()来取消的
 
public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;
public final void wait() throws InterruptedException;
public final void join() throws InterruptedException;
public void interrupt()；
 
notify()和interrupt()
 从让正在wait的线程重新运行这一点来说，notify方法和intterrupt方法的作用有些类似，但仍有以下不同之处：
 
 
notify/notifyAll是java.lang.Object类的方法，唤醒的是该实例的等待队列中的线程，而不能直接指定某个具体的线程。notify/notifyAll唤醒的线程会继续执行wait的下一条语句，另外执行notify/notifyAll时线程必须要获取实例的锁
 
 
interrupte方法是java.lang.Thread类的方法，可以直接指定线程并唤醒，当被interrupt的线程处于sleep或者wait中时会抛出InterruptedException异常。执行interrupt()并不需要获取取消线程的锁。
 
 
总之notify/notifyAll和interrupt的区别在于是否能直接让某个指定的线程唤醒、执行唤醒是否需要锁、方法属于的类不同
 
 
6. interrupt()
 
有人也许认为“当调用interrupt方法时，调用对象的线程就会InterruptedException异常”， 其实这是一种误解，实际上interrupt方法只是改变了线程的“中断状态”而已，所谓中断状态是一个boolean值，表示线程是否被中断的状态。
 
public class Thread implements Runnable {
	public void interrupt() {
		中断状态 = true;
	}
	
	// 检查中断状态
	public boolean isInterrupted();
	
	// 检查中断状态并清除当前线程的中断状态
	public static boolean interrupted() {
		// 伪代码
		boolean isInterrupted = isInterrupted()；
		中断状态 = false;
	}
}	
 
假设Thread-0执行了sleep、wait、join中的一个方法而停止运行，在Thread-1中调用了interrupt方法，此时线程Thread-0的确会抛出InterruptedException异常，但这其实是sleep、wait、join中的方法内部会对线程的“中断状态”进行检查，如果中断状态为true,就会抛出InterruptedException异常。假如某个线程的中断状态为true，但线程体中却没有调用或者没有判断线程中断状态的值，那么线程则不会抛出InterruptedException异常。
 
isInterrupted() 检查中断状态
 若指定线程处于中断状态则返回true,若指定线程为非中断状态，则反回false, isInterrupted() 只是获取中断状态的值，并不会改变中断状态的值。
 
interrupted()
 检查中断状态并清除当前线程的中断状态。如当前线程处于中断状态返回true，若当前线程处于非中断状态则返回false, 并清除中断状态(将中断状态设置为false), 只有这个方法才可以清除中断状态，Thread.interrupted的操作对象是当前线程，所以该方法并不能用于清除其它线程的中断状态。
 
interrupt()与interrupted()
 
interrupt()：打断线程，将中断状态修改为true
interrupted(): 不打断线程，获取线程的中断状态，并将中断状态设置为false
 
 
public class InterrupptTest {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
        thread.start();
        boolean interrupted = thread.isInterrupted();
        // interrupted=false
        System.out.println("interrupted=" + interrupted);

        thread.interrupt();

        boolean interrupted2 = thread.isInterrupted();
        // interrupted2=true
        System.out.println("interrupted2=" + interrupted2);

        boolean interrupted3 = Thread.interrupted();
        // interrupted3=false
        System.out.println("interrupted3=" + interrupted3);
    }
}

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (this) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                // InterruptedException	false
                System.out.println("InterruptedException\t" + Thread.currentThread().isInterrupted());
            }
        }
    }
}

 
 
② object.wait(long timeout): 会释放锁
 
public class SleepWaitTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SleepWaitTest object = new SleepWaitTest();

        new Thread(() -> {
            synchronized (object) {
                System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t等待打印文件...");
                try {
                    object.wait(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t打印结束。。。");
            }
        }).start();

		 // 先上面的线程先执行
        Thread.sleep(1000);

        new Thread(() -> {
            synchronized (object) {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t" + i);
                }
            }
        }).start();
    }
}
 
因main方法中有Thread.sleep(1000)所以上面的线程Thread-0肯定会被先执行，当Thread-0被执行时就拿到了object对象锁，然后进入wait(5000)5秒钟等待，此时wait释放了锁，然后Thread-1就拿到了锁就执行线程体，Thread-1执行完后就释放了锁，当等待5秒后Thread-0就能再次获取object锁，这样就继续执行后面的代码。wait方法是释放锁的，如果wait方法不释放锁那么Thread-1是拿不到锁也就没有执行的机会的，事实是Thread-1得到了执行，所以说wait方法会释放锁
 
 
③ sleep与wait的区别
 
sleep在Thread类中，wait在Object类中
sleep不会释放锁，wait会释放锁
sleep使用interrupt()来唤醒，wait需要notify或者notifyAll来通知
 
5.join()
 
让当前线程加入父线程，加入后父线程会一直wait，直到子线程执行完毕后父线程才能执行。当我们调用某个线程的这个方法时，这个方法会挂起调用线程，直到被调用线程结束执行，调用线程才会继续执行。
 
将某个线程加入到当前线程中来，一般某个线程和当前线程依赖关系比较强，必须先等待某个线程执行完毕才能执行当前线程。一般在run()方法内使用
 
join() 方法：
 
public final void join() throws InterruptedException {
        join(0);
}


public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException {
    long base = System.currentTimeMillis();
    long now = 0;

    if (millis < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
    }

    if (millis == 0) {
    	 // 循环检查线程的状态是否还活着，如果死了就结束了，如果活着继续等到死
        while (isAlive()) {
            wait(0);
        }
    } else {
        while (isAlive()) {
            long delay = millis - now;
            if (delay <= 0) {
                break;
            }
            wait(delay);
            now = System.currentTimeMillis() - base;
        }
    }
}


public final synchronized void join(long millis, int nanos) throws InterruptedException {

    if (millis < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
    }

    if (nanos < 0 || nanos > 999999) {
        throw new IllegalArgumentException("nanosecond timeout value out of range");
    }

    if (nanos >= 500000 || (nanos != 0 && millis == 0)) {
        millis++;
    }

    join(millis);
}

 
JoinTest
 
public class JoinTest {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new ParentRunnable()).start();
    }
}

class ParentRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // 线程处于new状态
        Thread childThread = new Thread(new ChildRunable());
        // 线程处于runnable就绪状态
        childThread.start();
        try {
            // 当调用join时，parent会等待child执行完毕后再继续运行
            // 将某个线程加入到当前线程
            childThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "父线程 running");
        }
    }
}

class ChildRunable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) {}
            System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "子线程 running");
        }
    }
}

 
程序进入主线程，运行Parent对应的线程，Parent的线程代码分两段，一段是启动一个子线程，一段是Parent线程的线程体代码，首先会将Child线程加入到Parent线程，join()方法会调用join(0)方法(join()方法是普通方法并没有加锁，join(0)会加锁)，join(0)会执行while(isAlive()) { wait(0);} 循环判断线程是否处于活动状态，如果是继续wait(0)知道isAlive=false结束掉join(0), 从而结束掉join(), 最后回到Parent线程体中继续执行其它代码。
 
在Parent调用child.join()后，child子线程正常运行，Parent父线程会等待child子线程结束后再继续运行。
 
 
 
join() 和 join(long millis, int nanos) 最后都调用了 join(long millis)。
 
 
join(long millis, int nanos)和join(long millis)方法 都是synchronized。
 
 
join() 调用了join(0)，从源码可以看到join(0)不断检查当前线程是否处于Active状态。
 
 
join() 和 sleep() 一样，都可以被中断（被中断时，会抛出 InterrupptedException 异常）；不同的是，join() 内部调用了wait()，会出让锁，而 sleep() 会一直保持锁。
 
 
6. yield()
 
交出CPU的执行时间，不会释放锁，让线程进入就绪状态，等待重新获取CPU执行时间，yield就像一个好人似的，当CPU轮到它了，它却说我先不急，先给其他线程执行吧, 此方法很少被使用到，
 
/**
 * A hint to the scheduler that the current thread is willing to yield
 * its current use of a processor. The scheduler is free to ignore this
 * hint.
 *
 * <p> Yield is a heuristic attempt to improve relative progression
 * between threads that would otherwise over-utilise a CPU. Its use
 * should be combined with detailed profiling and benchmarking to
 * ensure that it actually has the desired effect.
 *
 * <p> It is rarely appropriate to use this method. It may be useful
 * for debugging or testing purposes, where it may help to reproduce
 * bugs due to race conditions. It may also be useful when designing
 * concurrency control constructs such as the ones in the
 * {@link java.util.concurrent.locks} package.
 */
public static native void yield();
 
 
public static void main(String[] args) {
    new Thread(new Runnable() {
        int sum = 0;
        @Override
        public void run() {
            long beginTime=System.currentTimeMillis();
            for (int i = 0; i < 99999; i++) {
                sum += 1;
                // 去掉该行执行用2毫秒，加上271毫秒
                Thread.yield();
            }
            long endTime=System.currentTimeMillis();
            System.out.println("用时："+ (endTime - beginTime) + " 毫秒！");
        }
    }).start();
}
 
sleep(long millis) 与 yeid()
 
sleep(long millis): 需要指定具体睡眠的时间，不会释放锁，睡眠期间CPU会执行其它线程，睡眠时间到会立刻执行
yeid(): 交出CPU的执行权，不会释放锁，和sleep不同的时当再次获取到CPU的执行，不能确定是什么时候，而sleep是能确定什么时候再次执行。两者的区别就是sleep后再次执行的时间能确定，而yeid是不能确定的
yield会把CPU的执行权交出去，所以可以用yield来控制线程的执行速度，当一个线程执行的比较快，此时想让它执行的稍微慢一些可以使用该方法，想让线程变慢可以使用sleep和wait,但是这两个方法都需要指定具体时间，而yield不需要指定具体时间，让CPU决定什么时候能再次被执行，当放弃到下次再次被执行的中间时间就是间歇等待的时间
 
7. setDaemon(boolean on)
 
线程分两种：
 
用户线程：如果主线程main停止掉，不会影响用户线程，用户线程可以继续运行。
守护线程：如果主线程死亡，守护线程如果没有执行完毕也要跟着一块死(就像皇上死了，带刀侍卫也要一块死)，GC垃圾回收线程就是守护线程
 
public static void main(String[] args) {
    Thread thread = new Thread() {
        @Override
        public void run() {
            IntStream.range(0, 5).forEach(i -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\ti=" + i);
            });
        }
    };
    thread.start();


    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\ti=" + i);
    }
    System.out.println("主线程执行结束，子线程仍然继续执行，主线程和用户线程的生命周期各自独立。");
}
 
 
public static void main(String[] args) {
    Thread thread = new Thread() {
        @Override
        public void run() {
            IntStream.range(0, 5).forEach(i -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\ti=" + i);
            });
        }
    };
    thread.setDaemon(true);
    thread.start();


    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\ti=" + i);
    }
    System.out.println("主线程死亡，子线程也要陪着一块死！");
}
 
 
六 线程组
 
可以对线程分组，分组后可以统一管理某个组下的所有线程，例如统一中断所有线程
 
public class ThreadGroup implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
    private final ThreadGroup parent;
    String name;
    int maxPriority;
    
    Thread threads[];
    
    private ThreadGroup() {
        this.name = "system";
        this.maxPriority = Thread.MAX_PRIORITY;
        this.parent = null;
    }
    
    public ThreadGroup(String name) {
        this(Thread.currentThread().getThreadGroup(), name);
    }
    
    public ThreadGroup(ThreadGroup parent, String name) {
        this(checkParentAccess(parent), parent, name);
    }
    
    // 返回此线程组中活动线程的估计数。 
    public int activeGroupCount();
    
    // 中断此线程组中的所有线程。
    public final void interrupt();
}
 
public static void main(String[] args) {
    String mainThreadGroupName = Thread.currentThread().getThreadGroup().getName();
    System.out.println(mainThreadGroupName);
    // 如果一个线程没有指定线程组，默认为当前线程所在的线程组
    new Thread(() -> { }, "my thread1").start();

    ThreadGroup myGroup = new ThreadGroup("MyGroup");
    myGroup.setMaxPriority(5);

    Runnable runnable = () -> {
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        ThreadGroup threadGroup = Thread.currentThread().getThreadGroup();
        String groupName = threadGroup.getName();
        ThreadGroup parentGroup = threadGroup.getParent();
        String parentGroupName = parentGroup.getName();
        ThreadGroup grandpaThreadGroup = parentGroup.getParent();
        String grandpaThreadGroupName = grandpaThreadGroup.getName();
        int maxPriority = threadGroup.getMaxPriority();
        int activeCount = myGroup.activeCount();

        // system <- main <- MyGroup(1) <- my thread2
        System.out.println(MessageFormat.format("{0} <- {1} <- {2}({3}) <- {4}",
                grandpaThreadGroupName,
                parentGroupName,
                groupName,
                activeCount,
                Thread.currentThread().getName()));
    };

    new Thread(myGroup, runnable, "my thread2").start();
}
 
线程组与线程组之间是有父子关系的，自定义线程组的父线程组是main线程组，main线程组的父线程组是system线程组。
 

熟悉 Java 多线程编程的同学都知道，当我们线程创建过多时，容易引发内存溢出，因此我们就有必要使用线程池的技术了。
 
目录
 
1 线程池的优势
 
2 线程池的使用
 
3 线程池的工作原理
 
4 线程池的参数
 
4.1 任务队列（workQueue）
 
4.2 线程工厂（threadFactory）
 
4.3 拒绝策略（handler）
 
5 功能线程池
 
5.1 定长线程池（FixedThreadPool）
 
5.2 定时线程池（ScheduledThreadPool ）
 
5.3 可缓存线程池（CachedThreadPool）
 
5.4 单线程化线程池（SingleThreadExecutor）
 
5.5 对比
 
6 总结
 
参考
 

1 线程池的优势
 
总体来说，线程池有如下的优势：
 
（1）降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
 
（2）提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
 
（3）提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。
 
2 线程池的使用
 
线程池的真正实现类是 ThreadPoolExecutor，其构造方法有如下4种：
 
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         threadFactory, defaultHandler);
}

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         Executors.defaultThreadFactory(), handler);
}

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    if (corePoolSize < 0 ||
        maximumPoolSize <= 0 ||
        maximumPoolSize < corePoolSize ||
        keepAliveTime < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
        throw new NullPointerException();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}
 
可以看到，其需要如下几个参数：
 
corePoolSize（必需）：核心线程数。默认情况下，核心线程会一直存活，但是当将 allowCoreThreadTimeout 设置为 true 时，核心线程也会超时回收。
maximumPoolSize（必需）：线程池所能容纳的最大线程数。当活跃线程数达到该数值后，后续的新任务将会阻塞。
keepAliveTime（必需）：线程闲置超时时长。如果超过该时长，非核心线程就会被回收。如果将 allowCoreThreadTimeout 设置为 true 时，核心线程也会超时回收。
unit（必需）：指定 keepAliveTime 参数的时间单位。常用的有：TimeUnit.MILLISECONDS（毫秒）、TimeUnit.SECONDS（秒）、TimeUnit.MINUTES（分）。
workQueue（必需）：任务队列。通过线程池的 execute() 方法提交的 Runnable 对象将存储在该参数中。其采用阻塞队列实现。
threadFactory（可选）：线程工厂。用于指定为线程池创建新线程的方式。
handler（可选）：拒绝策略。当达到最大线程数时需要执行的饱和策略。
线程池的使用流程如下：
 
// 创建线程池
ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,
                                             MAXIMUM_POOL_SIZE,
                                             KEEP_ALIVE,
                                             TimeUnit.SECONDS,
                                             sPoolWorkQueue,
                                             sThreadFactory);
// 向线程池提交任务
threadPool.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        ... // 线程执行的任务
    }
});
// 关闭线程池
threadPool.shutdown(); // 设置线程池的状态为SHUTDOWN，然后中断所有没有正在执行任务的线程
threadPool.shutdownNow(); // 设置线程池的状态为 STOP，然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表
 
3 线程池的工作原理
 
下面来描述一下线程池工作的原理，同时对上面的参数有一个更深的了解。其工作原理流程图如下：
 
 
通过上图，相信大家已经对所有参数有个了解了。下面再对任务队列、线程工厂和拒绝策略做更多的说明。
 
4 线程池的参数
 
4.1 任务队列（workQueue）
 
任务队列是基于阻塞队列实现的，即采用生产者消费者模式，在 Java 中需要实现 BlockingQueue 接口。但 Java 已经为我们提供了 7 种阻塞队列的实现：
 
ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列（数组结构可配合指针实现一个环形队列）。
LinkedBlockingQueue： 一个由链表结构组成的有界阻塞队列，在未指明容量时，容量默认为 Integer.MAX_VALUE。
PriorityBlockingQueue： 一个支持优先级排序的无界阻塞队列，对元素没有要求，可以实现 Comparable 接口也可以提供 Comparator 来对队列中的元素进行比较。跟时间没有任何关系，仅仅是按照优先级取任务。
DelayQueue：类似于PriorityBlockingQueue，是二叉堆实现的无界优先级阻塞队列。要求元素都实现 Delayed 接口，通过执行时延从队列中提取任务，时间没到任务取不出来。
SynchronousQueue： 一个不存储元素的阻塞队列，消费者线程调用 take() 方法的时候就会发生阻塞，直到有一个生产者线程生产了一个元素，消费者线程就可以拿到这个元素并返回；生产者线程调用 put() 方法的时候也会发生阻塞，直到有一个消费者线程消费了一个元素，生产者才会返回。
LinkedBlockingDeque： 使用双向队列实现的有界双端阻塞队列。双端意味着可以像普通队列一样 FIFO（先进先出），也可以像栈一样 FILO（先进后出）。
LinkedTransferQueue： 它是ConcurrentLinkedQueue、LinkedBlockingQueue 和 SynchronousQueue 的结合体，但是把它用在 ThreadPoolExecutor 中，和 LinkedBlockingQueue 行为一致，但是是无界的阻塞队列。
注意有界队列和无界队列的区别：如果使用有界队列，当队列饱和时并超过最大线程数时就会执行拒绝策略；而如果使用无界队列，因为任务队列永远都可以添加任务，所以设置 maximumPoolSize 没有任何意义。
 
4.2 线程工厂（threadFactory）
 
线程工厂指定创建线程的方式，需要实现 ThreadFactory 接口，并实现 newThread(Runnable r) 方法。该参数可以不用指定，Executors 框架已经为我们实现了一个默认的线程工厂：
 
/**
 * The default thread factory.
 */
private static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
    private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
    private final ThreadGroup group;
    private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
    private final String namePrefix;

    DefaultThreadFactory() {
        SecurityManager s = System.getSecurityManager();
        group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
                              Thread.currentThread().getThreadGroup();
        namePrefix = "pool-" +
                      poolNumber.getAndIncrement() +
                     "-thread-";
    }

    public Thread newThread(Runnable r) {
        Thread t = new Thread(group, r,
                              namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                              0);
        if (t.isDaemon())
            t.setDaemon(false);
        if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
            t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
        return t;
    }
}
 
4.3 拒绝策略（handler）
 
当线程池的线程数达到最大线程数时，需要执行拒绝策略。拒绝策略需要实现 RejectedExecutionHandler 接口，并实现 rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) 方法。不过 Executors 框架已经为我们实现了 4 种拒绝策略：
 
AbortPolicy（默认）：丢弃任务并抛出 RejectedExecutionException 异常。
CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务。
DiscardPolicy：丢弃任务，但是不抛出异常。可以配合这种模式进行自定义的处理方式。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列最早的未处理任务，然后重新尝试执行任务。
5 功能线程池
 
嫌上面使用线程池的方法太麻烦？其实Executors已经为我们封装好了 4 种常见的功能线程池，如下：
 
定长线程池（FixedThreadPool）
定时线程池（ScheduledThreadPool ）
可缓存线程池（CachedThreadPool）
单线程化线程池（SingleThreadExecutor）
5.1 定长线程池（FixedThreadPool）
 
创建方法的源码：
 
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                  threadFactory);
}
 
特点：只有核心线程，线程数量固定，执行完立即回收，任务队列为链表结构的有界队列。
应用场景：控制线程最大并发数。
使用示例：
 
// 1. 创建定长线程池对象 & 设置线程池线程数量固定为3
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
// 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run() {
     System.out.println("执行任务啦");
  }
};
// 3. 向线程池提交任务
fixedThreadPool.execute(task);
 
5.2 定时线程池（ScheduledThreadPool ）
 
创建方法的源码：
 
private static final long DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS = 10L;

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
          DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(
        int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory);
}
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                                   ThreadFactory threadFactory) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
          DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
          new DelayedWorkQueue(), threadFactory);
}
 
特点：核心线程数量固定，非核心线程数量无限，执行完闲置 10ms 后回收，任务队列为延时阻塞队列。
应用场景：执行定时或周期性的任务。
使用示例：
 
// 1. 创建 定时线程池对象 & 设置线程池线程数量固定为5
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
// 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run() {
     System.out.println("执行任务啦");
  }
};
// 3. 向线程池提交任务
scheduledThreadPool.schedule(task, 1, TimeUnit.SECONDS); // 延迟1s后执行任务
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(task,10,1000,TimeUnit.MILLISECONDS);// 延迟10ms后、每隔1000ms执行任务
 
5.3 可缓存线程池（CachedThreadPool）
 
创建方法的源码：
 
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}
public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>(),
                                  threadFactory);
}
 
特点：无核心线程，非核心线程数量无限，执行完闲置 60s 后回收，任务队列为不存储元素的阻塞队列。
应用场景：执行大量、耗时少的任务。
使用示例：
 
// 1. 创建可缓存线程池对象
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
// 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run() {
     System.out.println("执行任务啦");
  }
};
// 3. 向线程池提交任务
cachedThreadPool.execute(task);
 
5.4 单线程化线程池（SingleThreadExecutor）
 
创建方法的源码：
 
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                threadFactory));
}
 
特点：只有 1 个核心线程，无非核心线程，执行完立即回收，任务队列为链表结构的有界队列。
应用场景：不适合并发但可能引起 IO 阻塞性及影响 UI 线程响应的操作，如数据库操作、文件操作等。
使用示例：
 
// 1. 创建单线程化线程池
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
// 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run() {
     System.out.println("执行任务啦");
  }
};
// 3. 向线程池提交任务
singleThreadExecutor.execute(task);
 
5.5 对比
 
 
6 总结
 
Executors 的 4 个功能线程池虽然方便，但现在已经不建议使用了，而是建议直接通过使用 ThreadPoolExecutor 的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。
 
其实 Executors 的 4 个功能线程有如下弊端：
 
FixedThreadPool 和 SingleThreadExecutor：主要问题是堆积的请求处理队列均采用 LinkedBlockingQueue，可能会耗费非常大的内存，甚至 OOM。
CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool：主要问题是线程数最大数是 Integer.MAX_VALUE，可能会创建数量非常多的线程，甚至 OOM。
 
 
参考
 
Android多线程：线程池 ThreadPool 全面解析
还在用 Executors 创建线程池？小心内存溢出
《阿里巴巴 java 开发手册》
 

python中的多线程是一个非常重要的知识点，今天为大家对多线程进行详细的说明，代码中的注释有多线程的知识点还有测试用的实例。
 码字不易，阅读或复制完了，点个赞！
 
import threading
from threading import Lock,Thread
import time,os


'''
                                      python多线程详解
      什么是线程？
      线程也叫轻量级进程，是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包涵在进程之中，是进程中的实际运作单位。
      线程自己不拥有系统资源，只拥有一点儿在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其他线程共享进程所
      拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一个进程中的多个线程之间可以并发执行
'''

'''
    为什么要使用多线程？
    线程在程序中是独立的、并发的执行流。与分隔的进程相比，进程中线程之间的隔离程度要小，它们共享内存、文件句柄
    和其他进程应有的状态。
    因为线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。进程在执行过程之中拥有独立的内存单元，而多个线程共享
    内存，从而极大的提升了程序的运行效率。
    线程比进程具有更高的性能，这是由于同一个进程中的线程都有共性，多个线程共享一个进程的虚拟空间。线程的共享环境
    包括进程代码段、进程的共有数据等，利用这些共享的数据，线程之间很容易实现通信。
    操作系统在创建进程时，必须为改进程分配独立的内存空间，并分配大量的相关资源，但创建线程则简单得多。因此，使用多线程
    来实现并发比使用多进程的性能高得要多。
'''

'''
    总结起来，使用多线程编程具有如下几个优点：
    进程之间不能共享内存，但线程之间共享内存非常容易。
    操作系统在创建进程时，需要为该进程重新分配系统资源，但创建线程的代价则小得多。因此使用多线程来实现多任务并发执行比使用多进程的效率高
    python语言内置了多线程功能支持，而不是单纯地作为底层操作系统的调度方式，从而简化了python的多线程编程。
'''


'''
    普通创建方式
'''
# def run(n):
#     print('task',n)
#     time.sleep(1)
#     print('2s')
#     time.sleep(1)
#     print('1s')
#     time.sleep(1)
#     print('0s')
#     time.sleep(1)
#
# if __name__ == '__main__':
#     t1 = threading.Thread(target=run,args=('t1',))     # target是要执行的函数名（不是函数），args是函数对应的参数，以元组的形式存在
#     t2 = threading.Thread(target=run,args=('t2',))
#     t1.start()
#     t2.start()


'''
    自定义线程：继承threading.Thread来定义线程类，其本质是重构Thread类中的run方法
'''
# class MyThread(threading.Thread):
#     def __init__(self,n):
#         super(MyThread,self).__init__()   #重构run函数必须写
#         self.n = n
#
#     def run(self):
#         print('task',self.n)
#         time.sleep(1)
#         print('2s')
#         time.sleep(1)
#         print('1s')
#         time.sleep(1)
#         print('0s')
#         time.sleep(1)
#
# if __name__ == '__main__':
#     t1 = MyThread('t1')
#     t2 = MyThread('t2')
#     t1.start()
#     t2.start()


'''
    守护线程
    下面这个例子，这里使用setDaemon(True)把所有的子线程都变成了主线程的守护线程，
    因此当主线程结束后，子线程也会随之结束，所以当主线程结束后，整个程序就退出了。
    所谓’线程守护’，就是主线程不管该线程的执行情况，只要是其他子线程结束且主线程执行完毕，主线程都会关闭。也就是说:主线程不等待该守护线程的执行完再去关闭。
'''
# def run(n):
#     print('task',n)
#     time.sleep(1)
#     print('3s')
#     time.sleep(1)
#     print('2s')
#     time.sleep(1)
#     print('1s')
#
# if __name__ == '__main__':
#     t=threading.Thread(target=run,args=('t1',))
#     t.setDaemon(True)
#     t.start()
#     print('end')
'''
    通过执行结果可以看出，设置守护线程之后，当主线程结束时，子线程也将立即结束，不再执行
'''

'''
    主线程等待子线程结束
    为了让守护线程执行结束之后，主线程再结束，我们可以使用join方法，让主线程等待子线程执行
'''
# def run(n):
#     print('task',n)
#     time.sleep(2)
#     print('5s')
#     time.sleep(2)
#     print('3s')
#     time.sleep(2)
#     print('1s')
# if __name__ == '__main__':
#     t=threading.Thread(target=run,args=('t1',))
#     t.setDaemon(True)    #把子线程设置为守护线程，必须在start()之前设置
#     t.start()
#     t.join()     #设置主线程等待子线程结束
#     print('end')


'''
    多线程共享全局变量
    线程时进程的执行单元，进程时系统分配资源的最小执行单位，所以在同一个进程中的多线程是共享资源的
'''
# g_num = 100
# def work1():
#     global  g_num
#     for i in range(3):
#         g_num+=1
#     print('in work1 g_num is : %d' % g_num)
#
# def work2():
#     global g_num
#     print('in work2 g_num is : %d' % g_num)
#
# if __name__ == '__main__':
#     t1 = threading.Thread(target=work1)
#     t1.start()
#     time.sleep(1)
#     t2=threading.Thread(target=work2)
#     t2.start()


'''
        由于线程之间是进行随机调度，并且每个线程可能只执行n条执行之后，当多个线程同时修改同一条数据时可能会出现脏数据，
    所以出现了线程锁，即同一时刻允许一个线程执行操作。线程锁用于锁定资源，可以定义多个锁，像下面的代码，当需要独占
    某一个资源时，任何一个锁都可以锁定这个资源，就好比你用不同的锁都可以把这个相同的门锁住一样。
        由于线程之间是进行随机调度的，如果有多个线程同时操作一个对象，如果没有很好地保护该对象，会造成程序结果的不可预期，
    我们因此也称为“线程不安全”。
        为了防止上面情况的发生，就出现了互斥锁（Lock）
'''
# def work():
#     global n
#     lock.acquire()
#     temp = n
#     time.sleep(0.1)
#     n = temp-1
#     lock.release()
#
#
# if __name__ == '__main__':
#     lock = Lock()
#     n = 100
#     l = []
#     for i in range(100):
#         p = Thread(target=work)
#         l.append(p)
#         p.start()
#     for p in l:
#         p.join()


'''
    递归锁：RLcok类的用法和Lock类一模一样，但它支持嵌套，在多个锁没有释放的时候一般会使用RLock类
'''
# def func(lock):
#     global gl_num
#     lock.acquire()
#     gl_num += 1
#     time.sleep(1)
#     print(gl_num)
#     lock.release()
#
#
# if __name__ == '__main__':
#     gl_num = 0
#     lock = threading.RLock()
#     for i in range(10):
#         t = threading.Thread(target=func,args=(lock,))
#         t.start()


'''
    信号量（BoundedSemaphore类）
    互斥锁同时只允许一个线程更改数据，而Semaphore是同时允许一定数量的线程更改数据，比如厕所有3个坑，
    那最多只允许3个人上厕所，后面的人只能等里面有人出来了才能再进去
'''
# def run(n,semaphore):
#     semaphore.acquire()   #加锁
#     time.sleep(3)
#     print('run the thread:%s\n' % n)
#     semaphore.release()    #释放
#
#
# if __name__== '__main__':
#     num=0
#     semaphore = threading.BoundedSemaphore(5)   #最多允许5个线程同时运行
#     for i in range(22):
#         t = threading.Thread(target=run,args=('t-%s' % i,semaphore))
#         t.start()
#     while threading.active_count() !=1:
#         pass
#     else:
#         print('----------all threads done-----------')

'''
    python线程的事件用于主线程控制其他线程的执行，事件是一个简单的线程同步对象，其主要提供以下的几个方法：
        clear将flag设置为 False
        set将flag设置为 True
        is_set判断是否设置了flag
        wait会一直监听flag，如果没有检测到flag就一直处于阻塞状态
    事件处理的机制：全局定义了一个Flag，当Flag的值为False，那么event.wait()就会阻塞，当flag值为True，
    那么event.wait()便不再阻塞
'''
event = threading.Event()
def lighter():
    count = 0
    event.set()         #初始者为绿灯
    while True:
        if 5 < count <=10:
            event.clear()  #红灯，清除标志位
            print("\33[41;lmred light is on...\033[0m]")
        elif count > 10:
            event.set()    #绿灯，设置标志位
            count = 0
        else:
            print('\33[42;lmgreen light is on...\033[0m')

        time.sleep(1)
        count += 1


def car(name):
    while True:
        if event.is_set():     #判断是否设置了标志位
            print('[%s] running.....'%name)
            time.sleep(1)
        else:
            print('[%s] sees red light,waiting...'%name)
            event.wait()
            print('[%s] green light is on,start going...'%name)


# startTime = time.time()
light = threading.Thread(target=lighter,)
light.start()

car = threading.Thread(target=car,args=('MINT',))
car.start()
endTime = time.time()
# print('用时：',endTime-startTime)

'''
                           GIL  全局解释器
        在非python环境中，单核情况下，同时只能有一个任务执行。多核时可以支持多个线程同时执行。但是在python中，无论有多少个核
        同时只能执行一个线程。究其原因，这就是由于GIL的存在导致的。
        GIL的全程是全局解释器，来源是python设计之初的考虑，为了数据安全所做的决定。某个线程想要执行，必须先拿到GIL，我们可以
        把GIL看做是“通行证”，并且在一个python进程之中，GIL只有一个。拿不到线程的通行证，并且在一个python进程中，GIL只有一个，
        拿不到通行证的线程，就不允许进入CPU执行。GIL只在cpython中才有，因为cpython调用的是c语言的原生线程，所以他不能直接操
        作cpu，而只能利用GIL保证同一时间只能有一个线程拿到数据。而在pypy和jpython中是没有GIL的
        python在使用多线程的时候，调用的是c语言的原生过程。
'''
'''
                            python针对不同类型的代码执行效率也是不同的
        1、CPU密集型代码（各种循环处理、计算等），在这种情况下，由于计算工作多，ticks技术很快就会达到阀值，然后出发GIL的
        释放与再竞争（多个线程来回切换当然是需要消耗资源的），所以python下的多线程对CPU密集型代码并不友好。
        2、IO密集型代码（文件处理、网络爬虫等设计文件读写操作），多线程能够有效提升效率（单线程下有IO操作会进行IO等待，
        造成不必要的时间浪费，而开启多线程能在线程A等待时，自动切换到线程B，可以不浪费CPU的资源，从而能提升程序的执行
        效率）。所以python的多线程对IO密集型代码比较友好。
'''
'''
    主要要看任务的类型，我们把任务分为I/O密集型和计算密集型，而多线程在切换中又分为I/O切换和时间切换。如果任务属于是I/O密集型，
    若不采用多线程，我们在进行I/O操作时，势必要等待前面一个I/O任务完成后面的I/O任务才能进行，在这个等待的过程中，CPU处于等待
    状态，这时如果采用多线程的话，刚好可以切换到进行另一个I/O任务。这样就刚好可以充分利用CPU避免CPU处于闲置状态，提高效率。但是
    如果多线程任务都是计算型，CPU会一直在进行工作，直到一定的时间后采取多线程时间切换的方式进行切换线程，此时CPU一直处于工作状态，
    此种情况下并不能提高性能，相反在切换多线程任务时，可能还会造成时间和资源的浪费，导致效能下降。这就是造成上面两种多线程结果不能的解释。
结论:I/O密集型任务，建议采取多线程，还可以采用多进程+协程的方式(例如:爬虫多采用多线程处理爬取的数据)；对于计算密集型任务，python此时就不适用了。
'''

 
前言
 
授权Java面试者精选独家原创发布
 
java多线程我个人觉得是javaSe中最难的一部分，我以前也是感觉学会了，但是真正有多线程的需求却不知道怎么下手，实际上还是对多线程这块知识了解不深刻，不知道多线程api的应用场景，不知道多线程的运行流程等等，本篇文章将使用实例+图解+源码的方式来解析java多线程。
 
文章篇幅较长，大家也可以有选择的看具体章节，建议多线程的代码全部手敲，永远不要相信你看到的结论，自己编码后运行出来的，才是自己的。
 
什么是java多线程?
 
进程与线程
 
进程
 
当一个程序被运行，就开启了一个进程， 比如启动了qq，word
程序由指令和数据组成，指令要运行，数据要加载，指令被cpu加载运行，数据被加载到内存，指令运行时可由cpu调度硬盘、网络等设备
 
线程
 
一个进程内可分为多个线程
一个线程就是一个指令流，cpu调度的最小单位，由cpu一条一条执行指令
 
并行与并发
 
并发：单核cpu运行多线程时，时间片进行很快的切换。线程轮流执行cpu
 
并行：多核cpu运行 多线程时，真正的在同一时刻运行
 
 
java提供了丰富的api来支持多线程。
 
为什么用多线程?
 
多线程能实现的都可以用单线程来完成，那单线程运行的好好的，为什么java要引入多线程的概念呢？
 
多线程的好处：
 
 
程序运行的更快！快！快！
 
 
充分利用cpu资源，目前几乎没有线上的cpu是单核的，发挥多核cpu强大的能力
 
 
 
多线程难在哪里？
 
单线程只有一条执行线，过程容易理解，可以在大脑中清晰的勾勒出代码的执行流程
 
多线程却是多条线，而且一般多条线之间有交互，多条线之间需要通信，一般难点有以下几点
 
多线程的执行结果不确定,受到cpu调度的影响
多线程的安全问题
线程资源宝贵，依赖线程池操作线程，线程池的参数设置问题
多线程执行是动态的，同时的,难以追踪过程
多线程的底层是操作系统层面的，源码难度大
 
有时候希望自己变成一个字节穿梭于服务器中，搞清楚来龙去脉，就像无敌破坏王一样（没看过这部电影的可以看下，脑洞大开）。
 
 
java多线程的基本使用
 
定义任务、创建和运行线程
 
任务： 线程的执行体。也就是我们的核心代码逻辑
 
定义任务
 
继承Thread类 （可以说是 将任务和线程合并在一起）
实现Runnable接口 （可以说是 将任务和线程分开了）
实现Callable接口 (利用FutureTask执行任务)
 
Thread实现任务的局限性
 
任务逻辑写在Thread类的run方法中，有单继承的局限性
创建多线程时，每个任务有成员变量时不共享，必须加static才能做到共享
 
Runnable和Callable解决了Thread的局限性
 
但是Runbale相比Callable有以下的局限性
 
任务没有返回值
任务无法抛异常给调用方
 
如下代码 几种定义线程的方式
 
@Slf4j
class T extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        log.info("我是继承Thread的任务");
    }
}
@Slf4j
class R implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        log.info("我是实现Runnable的任务");
    }
}
@Slf4j
class C implements Callable<String> {

    @Override
    public String call() throws Exception {
        log.info("我是实现Callable的任务");
        return "success";
    }
}
 
创建线程的方式
 
通过Thread类直接创建线程
利用线程池内部创建线程
 
启动线程的方式
 
调用线程的start()方法
 
// 启动继承Thread类的任务
new T().start();

// 启动继承Thread匿名内部类的任务 可用lambda优化
Thread t = new Thread(){
  @Override
  public void run() {
    log.info("我是Thread匿名内部类的任务");
  }
};

//  启动实现Runnable接口的任务
new Thread(new R()).start();

//  启动实现Runnable匿名实现类的任务
new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        log.info("我是Runnable匿名内部类的任务");
    }
}).start();

//  启动实现Runnable的lambda简化后的任务
new Thread(() -> log.info("我是Runnable的lambda简化后的任务")).start();

// 启动实现了Callable接口的任务 结合FutureTask 可以获取线程执行的结果
FutureTask<String> target = new FutureTask<>(new C());
new Thread(target).start();
log.info(target.get());

 
以上各个线程相关的类的类图如下
 
 
上下文切换
 
多核cpu下，多线程是并行工作的，如果线程数多，单个核又会并发的调度线程,运行时会有上下文切换的概念
 
cpu执行线程的任务时，会为线程分配时间片，以下几种情况会发生上下文切换。
 
线程的cpu时间片用完
垃圾回收
线程自己调用了 sleep、yield、wait、join、park、synchronized、lock 等方法
 
当发生上下文切换时，操作系统会保存当前线程的状态，并恢复另一个线程的状态,jvm中有块内存地址叫程序计数器，用于记录线程执行到哪一行代码,是线程私有的。
 
idea打断点的时候可以设置为Thread模式,idea的debug模式可以看出栈帧的变化
 
 
线程的礼让-yield()&线程的优先级
 
yield()方法会让运行中的线程切换到就绪状态，重新争抢cpu的时间片，争抢时是否获取到时间片看cpu的分配。
 
代码如下
 
// 方法的定义
public static native void yield();

Runnable r1 = () -> {
    int count = 0;
    for (;;){
       log.info("---- 1>" + count++);
    }
};
Runnable r2 = () -> {
    int count = 0;
    for (;;){
        Thread.yield();
        log.info("            ---- 2>" + count++);
    }
};
Thread t1 = new Thread(r1,"t1");
Thread t2 = new Thread(r2,"t2");
t1.start();
t2.start();

// 运行结果
11:49:15.796 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129504
11:49:15.796 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129505
11:49:15.796 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129506
11:49:15.796 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129507
11:49:15.796 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129508
11:49:15.796 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129509
11:49:15.796 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129510
11:49:15.796 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129511
11:49:15.796 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129512
11:49:15.798 [t2] INFO thread.TestYield -             ---- 2>293
11:49:15.798 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129513
11:49:15.798 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129514
11:49:15.798 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129515
11:49:15.798 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129516
11:49:15.798 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129517
11:49:15.798 [t1] INFO thread.TestYield - ---- 1>129518
 
如上述结果所示，t2线程每次执行时进行了yield()，线程1执行的机会明显比线程2要多。
 
线程的优先级
 
​ 线程内部用1~10的数来调整线程的优先级，默认的线程优先级为NORM_PRIORITY:5
 
​ cpu比较忙时，优先级高的线程获取更多的时间片
 
​ cpu比较闲时，优先级设置基本没用
 
 public final static int MIN_PRIORITY = 1;

 public final static int NORM_PRIORITY = 5;

 public final static int MAX_PRIORITY = 10;
 
 // 方法的定义
 public final void setPriority(int newPriority) {
 }
 
cpu比较忙时
 
Runnable r1 = () -> {
    int count = 0;
    for (;;){
       log.info("---- 1>" + count++);
    }
};
Runnable r2 = () -> {
    int count = 0;
    for (;;){
        log.info("            ---- 2>" + count++);
    }
};
Thread t1 = new Thread(r1,"t1");
Thread t2 = new Thread(r2,"t2");
t1.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t1.start();
t2.start();

// 可能的运行结果
11:59:00.696 [t1] INFO thread.TestYieldPriority - ---- 1>44102
11:59:00.696 [t2] INFO thread.TestYieldPriority -             ---- 2>135903
11:59:00.696 [t2] INFO thread.TestYieldPriority -             ---- 2>135904
11:59:00.696 [t2] INFO thread.TestYieldPriority -             ---- 2>135905
11:59:00.696 [t2] INFO thread.TestYieldPriority -             ---- 2>135906
 
cpu比较闲时
 
Runnable r1 = () -> {
    int count = 0;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        log.info("---- 1>" + count++);
    }
};
Runnable r2 = () -> {
    int count = 0;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        log.info("            ---- 2>" + count++);

    }
};
Thread t1 = new Thread(r1,"t1");
Thread t2 = new Thread(r2,"t2");
t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t1.start();
t2.start();

// 可能的运行结果 线程1优先级低 却先运行完
12:01:09.916 [t1] INFO thread.TestYieldPriority - ---- 1>7
12:01:09.916 [t1] INFO thread.TestYieldPriority - ---- 1>8
12:01:09.916 [t1] INFO thread.TestYieldPriority - ---- 1>9
12:01:09.916 [t2] INFO thread.TestYieldPriority -             ---- 2>2
12:01:09.916 [t2] INFO thread.TestYieldPriority -             ---- 2>3
12:01:09.916 [t2] INFO thread.TestYieldPriority -             ---- 2>4
12:01:09.916 [t2] INFO thread.TestYieldPriority -             ---- 2>5
12:01:09.916 [t2] INFO thread.TestYieldPriority -             ---- 2>6
12:01:09.916 [t2] INFO thread.TestYieldPriority -             ---- 2>7
12:01:09.916 [t2] INFO thread.TestYieldPriority -             ---- 2>8
12:01:09.916 [t2] INFO thread.TestYieldPriority -             ---- 2>9

 
守护线程
 
默认情况下，java进程需要等待所有线程都运行结束，才会结束，有一种特殊线程叫守护线程，当所有的非守护线程都结束后，即使它没有执行完，也会强制结束。
 
默认的线程都是非守护线程。
 
垃圾回收线程就是典型的守护线程
 
// 方法的定义
public final void setDaemon(boolean on) {
}

Thread thread = new Thread(() -> {
    while (true) {
    }
});
// 具体的api。设为true表示未守护线程，当主线程结束后，守护线程也结束。
// 默认是false，当主线程结束后，thread继续运行，程序不停止
thread.setDaemon(true);
thread.start();
log.info("结束");
 
线程的阻塞
 
线程的阻塞可以分为好多种，从操作系统层面和java层面阻塞的定义可能不同，但是广义上使得线程阻塞的方式有下面几种
 
BIO阻塞，即使用了阻塞式的io流
sleep(long time) 让线程休眠进入阻塞状态
a.join() 调用该方法的线程进入阻塞，等待a线程执行完恢复运行
sychronized或ReentrantLock 造成线程未获得锁进入阻塞状态 (同步锁章节细说)
获得锁之后调用wait()方法 也会让线程进入阻塞状态 (同步锁章节细说)
LockSupport.park() 让线程进入阻塞状态 (同步锁章节细说)
 
sleep()
 
​ 使线程休眠，会将运行中的线程进入阻塞状态。当休眠时间结束后，重新争抢cpu的时间片继续运行
 
// 方法的定义 native方法
public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException; 

try {
   // 休眠2秒
   // 该方法会抛出 InterruptedException异常 即休眠过程中可被中断，被中断后抛出异常
   Thread.sleep(2000);
 } catch (InterruptedException异常 e) {
 }
 try {
   // 使用TimeUnit的api可替代 Thread.sleep 
   TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
 } catch (InterruptedException e) {
 }
 
join()
 
​ join是指调用该方法的线程进入阻塞状态，等待某线程执行完成后恢复运行
 
// 方法的定义 有重载
// 等待线程执行完才恢复运行
public final void join() throws InterruptedException {
}
// 指定join的时间。指定时间内 线程还未执行完 调用方线程不继续等待就恢复运行
public final synchronized void join(long millis)
    throws InterruptedException{}

 
Thread t = new Thread(() -> {
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    r = 10;
});

t.start();
// 让主线程阻塞 等待t线程执行完才继续执行 
// 去除该行，执行结果为0，加上该行 执行结果为10
t.join();
log.info("r:{}", r);

// 运行结果
13:09:13.892 [main] INFO thread.TestJoin - r:10
 
线程的打断-interrupt()
 
// 相关方法的定义
public void interrupt() {
}
public boolean isInterrupted() {
}
public static boolean interrupted() {
}
 
打断标记：线程是否被打断，true表示被打断了，false表示没有
 
isInterrupted() 获取线程的打断标记 ,调用后不会修改线程的打断标记
 
interrupt()方法用于中断线程
 
可以打断sleep,wait,join等显式的抛出InterruptedException方法的线程，但是打断后,线程的打断标记还是false
打断正常线程 ，线程不会真正被中断，但是线程的打断标记为true
 
interrupted() 获取线程的打断标记，调用后清空打断标记 即如果获取为true 调用后打断标记为false (不常用)
 
interrupt实例： 有个后台监控线程不停的监控，当外界打断它时，就结束运行。代码如下
 
@Slf4j
class TwoPhaseTerminal{
    // 监控线程
    private Thread monitor;

    public void start(){
        monitor = new Thread(() ->{
           // 不停的监控
            while (true){
                Thread thread = Thread.currentThread();
             	// 判断当前线程是否被打断
                if (thread.isInterrupted()){
                    log.info("当前线程被打断,结束运行");
                    break;
                }
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                	// 监控逻辑中被打断后，打断标记为true
                    log.info("监控");
                } catch (InterruptedException e) {
                    // 睡眠时被打断时抛出异常 在该处捕获到 此时打断标记还是false
                    // 在调用一次中断 使得中断标记为true
                    thread.interrupt();
                }
            }
        });
        monitor.start();
    }

    public void stop(){
        monitor.interrupt();
    }
}
 
线程的状态
 
上面说了一些基本的api的使用，调用上面的方法后都会使得线程有对应的状态。
 
线程的状态可从 操作系统层面分为五种状态 从java api层面分为六种状态。
 
五种状态
 
 
初始状态：创建线程对象时的状态
可运行状态(就绪状态)：调用start()方法后进入就绪状态，也就是准备好被cpu调度执行
运行状态：线程获取到cpu的时间片，执行run()方法的逻辑
阻塞状态: 线程被阻塞，放弃cpu的时间片，等待解除阻塞重新回到就绪状态争抢时间片
终止状态: 线程执行完成或抛出异常后的状态
 
六种状态
 
 
Thread类中的内部枚举State
 
public enum State {
	NEW,
	RUNNABLE,
	BLOCKED,
	WAITING,
	TIMED_WAITING,
	TERMINATED;
}
 
NEW 线程对象被创建
Runnable 线程调用了start()方法后进入该状态，该状态包含了三种情况 
  
就绪状态 :等待cpu分配时间片
运行状态:进入Runnable方法执行任务
阻塞状态:BIO 执行阻塞式io流时的状态
 
Blocked 没获取到锁时的阻塞状态(同步锁章节会细说)
WAITING 调用wait()、join()等方法后的状态
TIMED_WAITING 调用 sleep(time)、wait(time)、join(time)等方法后的状态
TERMINATED 线程执行完成或抛出异常后的状态
 
六种线程状态和方法的对应关系
 
 
线程的相关方法总结
 
主要总结Thread类中的核心方法
 
方法名称
是否static
方法说明
start()
否
让线程启动，进入就绪状态,等待cpu分配时间片
run()
否
重写Runnable接口的方法,线程获取到cpu时间片时执行的具体逻辑
yield()
是
线程的礼让，使得获取到cpu时间片的线程进入就绪状态，重新争抢时间片
sleep(time)
是
线程休眠固定时间，进入阻塞状态，休眠时间完成后重新争抢时间片,休眠可被打断
join()/join(time)
否
调用线程对象的join方法，调用者线程进入阻塞,等待线程对象执行完或者到达指定时间才恢复，重新争抢时间片
isInterrupted()
否
获取线程的打断标记，true:被打断，false：没有被打断。调用后不会修改打断标记
interrupt()
否
打断线程，抛出InterruptedException异常的方法均可被打断，但是打断后不会修改打断标记，正常执行的线程被打断后会修改打断标记
interrupted()
否
获取线程的打断标记。调用后会清空打断标记
stop()
否
停止线程运行 不推荐
suspend()
否
挂起线程 不推荐
resume()
否
恢复线程运行 不推荐
currentThread()
是
获取当前线程
Object中与线程相关方法
 
方法名称
方法说明
wait()/wait(long timeout)
获取到锁的线程进入阻塞状态
notify()
随机唤醒被wait()的一个线程
notifyAll();
唤醒被wait()的所有线程，重新争抢时间片
同步锁
 
线程安全
 
一个程序运行多个线程本身是没有问题的
问题有可能出现在多个线程访问共享资源 
  
多个线程都是读共享资源也是没有问题的
当多个线程读写共享资源时,如果发生指令交错，就会出现问题
 
 
临界区: 一段代码如果对共享资源的多线程读写操作,这段代码就被称为临界区。
 
注意的是 指令交错指的是 java代码在解析成字节码文件时，java代码的一行代码在字节码中可能有多行，在线程上下文切换时就有可能交错。
 
线程安全指的是多线程调用同一个对象的临界区的方法时，对象的属性值一定不会发生错误，这就是保证了线程安全。
 
如下面不安全的代码
 
// 对象的成员变量
private static int count = 0;

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  // t1线程对变量+5000次
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 5000; i++) {
            count++;
        }
    });
  // t2线程对变量-5000次
    Thread t2 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 5000; i++) {
            count--;
        }
    });

    t1.start();
    t2.start();

    // 让t1 t2都执行完
    t1.join();
    t2.join();
    System.out.println(count);
}

// 运行结果 
-1399
 
上面的代码 两个线程，一个+5000次，一个-5000次，如果线程安全，count的值应该还是0。
 
但是运行很多次，每次的结果不同，且都不是0，所以是线程不安全的。
 
线程安全的类一定所有的操作都线程安全吗？
 
开发中经常会说到一些线程安全的类，如ConcurrentHashMap，线程安全指的是类里每一个独立的方法是线程安全的，但是方法的组合就不一定是线程安全的。
 
成员变量和静态变量是否线程安全?
 
如果没有多线程共享，则线程安全
如果存在多线程共享 
  
多线程只有读操作，则线程安全
多线程存在写操作，写操作的代码又是临界区,则线程不安全
 
 
局部变量是否线程安全?
 
局部变量是线程安全的
局部变量引用的对象未必是线程安全的 
  
如果该对象没有逃离该方法的作用范围，则线程安全
如果该对象逃离了该方法的作用范围，比如：方法的返回值,需要考虑线程安全
 
 
synchronized
 
同步锁也叫对象锁，是锁在对象上的，不同的对象就是不同的锁。
 
该关键字是用于保证线程安全的，是阻塞式的解决方案。
 
让同一个时刻最多只有一个线程能持有对象锁，其他线程在想获取这个对象锁就会被阻塞，不用担心上下文切换的问题。
 
注意： 不要理解为一个线程加了锁 ，进入 synchronized代码块中就会一直执行下去。如果时间片切换了，也会执行其他线程，再切换回来会紧接着执行，只是不会执行到有竞争锁的资源，因为当前线程还未释放锁。
 
当一个线程执行完synchronized的代码块后 会唤醒正在等待的线程
 
synchronized实际上使用对象锁保证临界区的原子性 临界区的代码是不可分割的 不会因为线程切换所打断
 
基本使用
 
// 加在方法上 实际是对this对象加锁
private synchronized void a() {
}

// 同步代码块,锁对象可以是任意的，加在this上 和a()方法作用相同
private void b(){
    synchronized (this){

    }
}

// 加在静态方法上 实际是对类对象加锁
private synchronized static void c() {

}

// 同步代码块 实际是对类对象加锁 和c()方法作用相同
private void d(){
    synchronized (TestSynchronized.class){
        
    }
}

// 上述b方法对应的字节码源码 其中monitorenter就是加锁的地方
 0 aload_0
 1 dup
 2 astore_1
 3 monitorenter
 4 aload_1
 5 monitorexit
 6 goto 14 (+8)
 9 astore_2
10 aload_1
11 monitorexit
12 aload_2
13 athrow
14 return
 
线程安全的代码
 
private static int count = 0;

private static Object lock = new Object();

private static Object lock2 = new Object();

 // t1线程和t2对象都是对同一对象加锁。保证了线程安全。此段代码无论执行多少次，结果都是0
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 5000; i++) {
            synchronized (lock) {
                count++;
            }
        }
    });
    Thread t2 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 5000; i++) {
            synchronized (lock) {
                count--;
            }
        }
    });
 
    t1.start();
    t2.start();

    // 让t1 t2都执行完
    t1.join();
    t2.join();
    System.out.println(count);
}
 
重点：加锁是加在对象上，一定要保证是同一对象，加锁才能生效
 
线程通信
 
wait+notify
 
线程间通信可以通过共享变量+wait()&notify()来实现
 
wait()将线程进入阻塞状态，notify()将线程唤醒
 
当多线程竞争访问对象的同步方法时，锁对象会关联一个底层的Monitor对象(重量级锁的实现)
 
如下图所示 Thread0,1先竞争到锁执行了代码后，2,3,4,5线程同时来执行临界区的代码,开始竞争锁
 
 
Thread-0先获取到对象的锁，关联到monitor的owner，同步代码块内调用了锁对象的wait()方法，调用后会进入waitSet等待，Thread-1同样如此，此时Thread-0的状态为Waitting
Thread2、3、4、5同时竞争，2获取到锁后，关联了monitor的owner，3、4、5只能进入EntryList中等待，此时2线程状态为 Runnable，3、4、5状态为Blocked
2执行后，唤醒entryList中的线程，3、4、5进行竞争锁，获取到的线程即会关联monitor的owner
3、4、5线程在执行过程中，调用了锁对象的notify()或notifyAll()时，会唤醒waitSet的线程，唤醒的线程进入entryList等待重新竞争锁
 
注意:
 
 
Blocked状态和Waitting状态都是阻塞状态
 
 
Blocked线程会在owner线程释放锁时唤醒
 
 
wait和notify使用场景是必须要有同步，且必须获得对象的锁才能调用,使用锁对象去调用,否则会抛异常
 
 
wait() 释放锁 进入 waitSet 可传入时间，如果指定时间内未被唤醒 则自动唤醒
notify()随机唤醒一个waitSet里的线程
notifyAll()唤醒waitSet中所有的线程
 
static final Object lock = new Object();
new Thread(() -> {
    synchronized (lock) {
        log.info("开始执行");
        try {
          	// 同步代码内部才能调用
            lock.wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        log.info("继续执行核心逻辑");
    }
}, "t1").start();

new Thread(() -> {
    synchronized (lock) {
        log.info("开始执行");
        try {
            lock.wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        log.info("继续执行核心逻辑");
    }
}, "t2").start();

try {
    Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}
log.info("开始唤醒");

synchronized (lock) {
  // 同步代码内部才能调用
    lock.notifyAll();
}
// 执行结果
14:29:47.138 [t1] INFO TestWaitNotify - 开始执行
14:29:47.141 [t2] INFO TestWaitNotify - 开始执行
14:29:49.136 [main] INFO TestWaitNotify - 开始唤醒
14:29:49.136 [t2] INFO TestWaitNotify - 继续执行核心逻辑
14:29:49.136 [t1] INFO TestWaitNotify - 继续执行核心逻辑
 
wait 和 sleep的区别?
 
二者都会让线程进入阻塞状态，有以下区别
 
wait是Object的方法 sleep是Thread的方法
wait会立即释放锁 sleep不会释放锁
wait后线程的状态是Watting sleep后线程的状态为 Time_Waiting
 
park&unpark
 
LockSupport是juc下的工具类，提供了park和unpark方法，可以实现线程通信
 
与wait和notity相比的不同点
 
wait 和notify需要获取对象锁 park unpark不要
unpark 可以指定唤醒线程 notify随机唤醒
park和unpark的顺序可以先unpark wait和notify的顺序不能颠倒
 
生产者消费者模型
 
指的是有生产者来生产数据，消费者来消费数据，生产者生产满了就不生产了，通知消费者取，等消费了再进行生产。
 
消费者消费不到了就不消费了，通知生产者生产，生产到了再继续消费。
 
 
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MessageQueue queue = new MessageQueue(2);
		
		// 三个生产者向队列里存值
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            int id = i;
            new Thread(() -> {
                queue.put(new Message(id, "值" + id));
            }, "生产者" + i).start();
        }

        Thread.sleep(1000);

		// 一个消费者不停的从队列里取值
        new Thread(() -> {
            while (true) {
                queue.take();
            }
        }, "消费者").start();

    }
}


// 消息队列被生产者和消费者持有
class MessageQueue {
    private LinkedList<Message> list = new LinkedList<>();

    // 容量
    private int capacity;

    public MessageQueue(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
    }

    /**
     * 生产
     */
    public void put(Message message) {
        synchronized (list) {
            while (list.size() == capacity) {
                log.info("队列已满，生产者等待");
                try {
                    list.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            list.addLast(message);
            log.info("生产消息:{}", message);
            // 生产后通知消费者
            list.notifyAll();
        }
    }

    public Message take() {
        synchronized (list) {
            while (list.isEmpty()) {
                log.info("队列已空，消费者等待");
                try {
                    list.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            Message message = list.removeFirst();
            log.info("消费消息:{}", message);
            // 消费后通知生产者
            list.notifyAll();
            return message;
        }
    }


}
 // 消息
class Message {

    private int id;

    private Object value;
}
 
同步锁案例
 
为了更形象的表达加同步锁的概念，这里举一个生活中的例子，尽量把以上的概念具体化出来。
 
这里举一个每个人非常感兴趣的一件东西。 钱！！！(马老师除外)。
 
 
 
现实中，我们去银行门口的自动取款机取钱，取款机的钱就是共享变量，为了保障安全，不可能两个陌生人同时进入同一个取款机内取钱，所以只能一个人进入取钱，然后锁上取款机的门，其他人只能在取款机门口等待。
 
 
取款机有多个，里面的钱互不影响，锁也有多个（多个对象锁），取钱人在多个取款机里同时取钱也没有安全问题。
 
假如每个取钱的陌生人都是线程，当取钱人进入取款机锁了门后(线程获得锁)，取到钱后出门(线程释放锁)，下一个人竞争到锁来取钱。
 
假设工作人员也是一个线程,如果取钱人进入后发现取款机钱不足了，这时通知工作人员来向取款机里加钱(调用notifyAll方法)，取钱人暂停取钱，进入银行大堂阻塞等待(调用wait方法)。
 
银行大堂里的工作人员和取钱人都被唤醒，重新竞争锁，进入后如果是取钱人，由于取款机没钱，还得进入银行大堂等待。
 
当工作人员获得取款机的锁进入后，加了钱后会通知大厅里的人来取钱(调用notifyAll方法)。自己暂停加钱，进入银行大堂等待唤醒加钱(调用wait方法)。
 
这时大堂里等待的人都来竞争锁，谁获取到谁进入继续取钱。
 
 
和现实中不同的就是这里没有排队的概念，谁抢到锁谁进去取。
 
ReentrantLock
 
可重入锁 : 一个线程获取到对象的锁后，执行方法内部在需要获取锁的时候是可以获取到的。如以下代码
 
private static final ReentrantLock LOCK = new ReentrantLock();

private static void m() {
    LOCK.lock();
    try {
        log.info("begin");
      	// 调用m1()
        m1();
    } finally {
        // 注意锁的释放
        LOCK.unlock();
    }
}
public static void m1() {
    LOCK.lock();
    try {
        log.info("m1");
        m2();
    } finally {
        // 注意锁的释放
        LOCK.unlock();
    }
}
 
synchronized 也是可重入锁，ReentrantLock有以下优点
 
支持获取锁的超时时间
获取锁时可被打断
可设为公平锁
可以有不同的条件变量，即有多个waitSet，可以指定唤醒
 
api
 
// 默认非公平锁，参数传true 表示未公平锁
ReentrantLock lock = new ReentrantLock(false);
// 尝试获取锁
lock()
// 释放锁 应放在finally块中 必须执行到
unlock()
try {
    // 获取锁时可被打断,阻塞中的线程可被打断
    LOCK.lockInterruptibly();
} catch (InterruptedException e) {
    return;
}
// 尝试获取锁 获取不到就返回false
LOCK.tryLock()
// 支持超时时间 一段时间没获取到就返回false
tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
// 指定条件变量 休息室 一个锁可以创建多个休息室
Condition waitSet = ROOM.newCondition();
// 释放锁  进入waitSet等待 释放后其他线程可以抢锁
yanWaitSet.await()
// 唤醒具体休息室的线程 唤醒后 重写竞争锁
yanWaitSet.signal()

 
实例：一个线程输出a，一个线程输出b，一个线程输出c，abc按照顺序输出，连续输出5次
 
这个考的就是线程的通信，利用 wait()/notify()和控制变量可以实现，此处使用ReentrantLock即可实现该功能。
 
  public static void main(String[] args) {
        AwaitSignal awaitSignal = new AwaitSignal(5);
        // 构建三个条件变量
        Condition a = awaitSignal.newCondition();
        Condition b = awaitSignal.newCondition();
        Condition c = awaitSignal.newCondition();
        // 开启三个线程
        new Thread(() -> {
            awaitSignal.print("a", a, b);
        }).start();

        new Thread(() -> {
            awaitSignal.print("b", b, c);
        }).start();

        new Thread(() -> {
            awaitSignal.print("c", c, a);
        }).start();

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        awaitSignal.lock();
        try {
            // 先唤醒a
            a.signal();
        } finally {
            awaitSignal.unlock();
        }
    }


}

class AwaitSignal extends ReentrantLock {

    // 循环次数
    private int loopNumber;

    public AwaitSignal(int loopNumber) {
        this.loopNumber = loopNumber;
    }

    /**
     * @param print   输出的字符
     * @param current 当前条件变量
     * @param next    下一个条件变量
     */
    public void print(String print, Condition current, Condition next) {

        for (int i = 0; i < loopNumber; i++) {
            lock();
            try {
                try {
                    // 获取锁之后等待
                    current.await();
                    System.out.print(print);
                } catch (InterruptedException e) {
                }
                next.signal();
            } finally {
                unlock();
            }
        }
    }
 
死锁
 
说到死锁,先举个例子，
 
 
下面是代码实现
 
static Beer beer = new Beer();
static Story story = new Story();

public static void main(String[] args) {
    new Thread(() ->{
        synchronized (beer){
            log.info("我有酒，给我故事");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (story){
                log.info("小王开始喝酒讲故事");
            }
        }
    },"小王").start();

    new Thread(() ->{
        synchronized (story){
            log.info("我有故事，给我酒");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (beer){
                log.info("老王开始喝酒讲故事");
            }
        }
    },"老王").start();
}
class Beer {
}

class Story{
}
 
死锁导致程序无法正常运行下去
 
 
检测工具可以检查到死锁信息
 
 
java内存模型(JMM)
 
jmm 体现在以下三个方面
 
原子性 保证指令不会受到上下文切换的影响
可见性 保证指令不会受到cpu缓存的影响
有序性 保证指令不会受并行优化的影响
 
可见性
 
停不下来的程序
 
static boolean run = true;

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread t = new Thread(() -> {
        while (run) {
            // ....
        }
    });
    t.start();
    Thread.sleep(1000);
   // 线程t不会如预想的停下来
    run = false; 
}
 
 
如上图所示，线程有自己的工作缓存，当主线程修改了变量并同步到主内存时，t线程没有读取到，所以程序停不下来
 
有序性
 
JVM在不影响程序正确性的情况下可能会调整语句的执行顺序，该情况也称为 指令重排序
 
  static int i;
  static int j;
// 在某个线程内执行如下赋值操作
        i = ...;
        j = ...;
  有可能将j先赋值
 
原子性
 
原子性大家应该比较熟悉，上述同步锁的synchronized代码块就是保证了原子性，就是一段代码是一个整体，原子性保证了线程安全，不会受到上下文切换的影响。
 
volatile
 
该关键字解决了可见性和有序性，volatile通过内存屏障来实现的
 
写屏障
 
会在对象写操作之后加写屏障，会对写屏障的之前的数据都同步到主存，并且保证写屏障的执行顺序在写屏障之前
 
读屏障
 
会在对象读操作之前加读屏障，会在读屏障之后的语句都从主存读，并保证读屏障之后的代码执行在读屏障之后
 
注意： volatile不能解决原子性，即不能通过该关键字实现线程安全。
 
volatile应用场景：一个线程读取变量，另外的线程操作变量，加了该关键字后保证写变量后，读变量的线程可以及时感知。
 
无锁-cas
 
cas （compare and swap) 比较并交换
 
为变量赋值时，从内存中读取到的值v，获取到要交换的新值n，执行 compareAndSwap()方法时，比较v和当前内存中的值是否一致，如果一致则将n和v交换，如果不一致，则自旋重试。
 
cas底层是cpu层面的，即不使用同步锁也可以保证操作的原子性。
 
private AtomicInteger balance;

// 模拟cas的具体操作
@Override
public void withdraw(Integer amount) {
    while (true) {
        // 获取当前值
        int pre = balance.get();
        // 进行操作后得到新值
        int next = pre - amount;
        // 比较并设置成功 则中断 否则自旋重试
        if (balance.compareAndSet(pre, next)) {
            break;
        }
    }
}
 
无锁的效率是要高于之前的锁的，由于无锁不会涉及线程的上下文切换
 
cas是乐观锁的思想，sychronized是悲观锁的思想
 
cas适合很少有线程竞争的场景，如果竞争很强，重试经常发生，反而降低效率
 
juc并发包下包含了实现了cas的原子类
 
AtomicInteger/AtomicBoolean/AtomicLong
AtomicIntegerArray/AtomicLongArray/AtomicReferenceArray
AtomicReference/AtomicStampedReference/AtomicMarkableReference
 
AtomicInteger
 
常用api
 
new AtomicInteger(balance)
get()
compareAndSet(pre, next)
//        i.incrementAndGet() ++i
//        i.decrementAndGet() --i
//        i.getAndIncrement() i++
//        i.getAndDecrement() ++i
 i.addAndGet()
  // 传入函数式接口 修改i
  int getAndUpdate(IntUnaryOperator updateFunction)
  // cas 的核心方法
  compareAndSet(int expect, int update)
 
ABA问题
 
cas存在ABA问题，即比较并交换时，如果原值为A,有其他线程将其修改为B，在有其他线程将其修改为A。
 
此时实际发生过交换，但是比较和交换由于值没改变可以交换成功
 
解决方式
 
AtomicStampedReference/AtomicMarkableReference
 
上面两个类解决ABA问题，原理就是为对象增加版本号,每次修改时增加版本号，就可以避免ABA问题
 
或者增加个布尔变量标识，修改后调整布尔变量值，也可以避免ABA问题
 
线程池
 
线程池的介绍
 
线程池是java并发最重要的一个知识点，也是难点，是实际应用最广泛的。
 
线程的资源很宝贵，不可能无限的创建，必须要有管理线程的工具，线程池就是一种管理线程的工具，java开发中经常有池化的思想，如 数据库连接池、Redis连接池等。
 
预先创建好一些线程，任务提交时直接执行，既可以节约创建线程的时间，又可以控制线程的数量。
 
线程池的好处
 
降低资源消耗，通过池化思想，减少创建线程和销毁线程的消耗，控制资源
提高响应速度，任务到达时，无需创建线程即可运行
提供更多更强大的功能，可扩展性高
 
 
线程池的构造方法
 
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
 
}
 
构造器参数的意义
 
参数名
参数意义
corePoolSize
核心线程数
maximumPoolSize
最大线程数
keepAliveTime
救急线程的空闲时间
unit
救急线程的空闲时间单位
workQueue
阻塞队列
threadFactory
创建线程的工厂，主要定义线程名
handler
拒绝策略
线程池案例
 
下面 我们通过一个实例来理解线程池的参数以及线程池的接收任务的过程
 
 
 
如上图 银行办理业务。
 
客户到银行时，开启柜台进行办理，柜台相当于线程，客户相当于任务，有两个是常开的柜台，三个是临时柜台。2就是核心线程数，5是最大线程数。即有两个核心线程
当柜台开到第二个后，都还在处理业务。客户再来就到排队大厅排队。排队大厅只有三个座位。
排队大厅坐满时，再来客户就继续开柜台处理，目前最大有三个临时柜台，也就是三个救急线程
此时再来客户，就无法正常为其 提供业务，采用拒绝策略来处理它们
当柜台处理完业务，就会从排队大厅取任务，当柜台隔一段空闲时间都取不到任务时，如果当前线程数大于核心线程数时，就会回收线程。即撤销该柜台。
 
线程池的状态
 
线程池通过一个int变量的高3位来表示线程池的状态，低29位来存储线程池的数量
 
状态名称
高三位
接收新任务
处理阻塞队列任务
说明
Running
111
Y
Y
正常接收任务，正常处理任务
Shutdown
000
N
Y
不会接收任务,会执行完正在执行的任务,也会处理阻塞队列里的任务
stop
001
N
N
不会接收任务，会中断正在执行的任务,会放弃处理阻塞队列里的任务
Tidying
010
N
N
任务全部执行完毕，当前活动线程是0，即将进入终结
Termitted
011
N
N
终结状态
// runState is stored in the high-order bits
private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;
private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;
private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;
private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;
private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;
 
线程池的主要流程
 
线程池创建、接收任务、执行任务、回收线程的步骤
 
创建线程池后，线程池的状态是Running，该状态下才能有下面的步骤
提交任务时，线程池会创建线程去处理任务
当线程池的工作线程数达到corePoolSize时，继续提交任务会进入阻塞队列
当阻塞队列装满时，继续提交任务，会创建救急线程来处理
当线程池中的工作线程数达到maximumPoolSize时，会执行拒绝策略
当线程取任务的时间达到keepAliveTime还没有取到任务，工作线程数大于corePoolSize时，会回收该线程
 
注意： 不是刚创建的线程是核心线程，后面创建的线程是非核心线程，线程是没有核心非核心的概念的，这是我长期以来的误解。
 
拒绝策略
 
调用者抛出RejectedExecutionException (默认策略)
让调用者运行任务
丢弃此次任务
丢弃阻塞队列中最早的任务，加入该任务
 
提交任务的方法
 
// 执行Runnable
public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    int c = ctl.get();
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true))
            return;
        c = ctl.get();
    }
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        int recheck = ctl.get();
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))
            reject(command);
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false);
    }
    else if (!addWorker(command, false))
        reject(command);
}
// 提交Callable
public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
  if (task == null) throw new NullPointerException();
   // 内部构建FutureTask
  RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
  execute(ftask);
  return ftask;
}
// 提交Runnable,指定返回值
public Future<?> submit(Runnable task) {
  if (task == null) throw new NullPointerException();
  // 内部构建FutureTask
  RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
  execute(ftask);
  return ftask;
} 
//  提交Runnable,指定返回值
public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) {
  if (task == null) throw new NullPointerException();
   // 内部构建FutureTask
  RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task, result);
  execute(ftask);
  return ftask;
}

protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {
        return new FutureTask<T>(runnable, value);
}
 
Execetors创建线程池
 
注意： 下面几种方式都不推荐使用
 
1.newFixedThreadPool
 
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
 
核心线程数 = 最大线程数 没有救急线程
阻塞队列无界 可能导致oom
 
2.newCachedThreadPool
 
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}
 
核心线程数是0，最大线程数无限制 ，救急线程60秒回收
队列采用 SynchronousQueue 实现 没有容量，即放入队列后没有线程来取就放不进去
可能导致线程数过多，cpu负担太大
 
3.newSingleThreadExecutor
 
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
 
核心线程数和最大线程数都是1，没有救急线程，无界队列 可以不停的接收任务
将任务串行化 一个个执行， 使用包装类是为了屏蔽修改线程池的一些参数 比如 corePoolSize
如果某线程抛出异常了，会重新创建一个线程继续执行
可能造成oom
 
4.newScheduledThreadPool
 
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
 
任务调度的线程池 可以指定延迟时间调用，可以指定隔一段时间调用
 
线程池的关闭
 
shutdown()
 
会让线程池状态为shutdown，不能接收任务，但是会将工作线程和阻塞队列里的任务执行完 相当于优雅关闭
 
public void shutdown() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        checkShutdownAccess();
        advanceRunState(SHUTDOWN);
        interruptIdleWorkers();
        onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    tryTerminate();
}
 
shutdownNow()
 
会让线程池状态为stop， 不能接收任务，会立即中断执行中的工作线程，并且不会执行阻塞队列里的任务， 会返回阻塞队列的任务列表
 
public List<Runnable> shutdownNow() {
    List<Runnable> tasks;
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        checkShutdownAccess();
        advanceRunState(STOP);
        interruptWorkers();
        tasks = drainQueue();
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    tryTerminate();
    return tasks;
}
 
线程池的正确使用姿势
 
线程池难就难在参数的配置，有一套理论配置参数
 
cpu密集型 : 指的是程序主要发生cpu的运算
 
​ 核心线程数： CPU核心数+1
 
IO密集型: 远程调用RPC，操作数据库等，不需要使用cpu进行大量的运算。 大多数应用的场景
 
​ 核心线程数=核数*cpu期望利用率 *总时间/cpu运算时间
 
但是基于以上理论还是很难去配置，因为cpu运算时间不好估算
 
实际配置大小可参考下表
 
cpu密集型
io密集型
线程数数量
核数<=x<=核数*2
核心数*50<=x<=核心数 *100
队列长度
y>=100
1<=y<=10
1.线程池参数通过分布式配置，修改配置无需重启应用
 
线程池参数是根据线上的请求数变化而变化的，最好的方式是 核心线程数、最大线程数 队列大小都是可配置的
 
主要配置 corePoolSize maxPoolSize queueSize
 
java提供了可方法覆盖参数，线程池内部会处理好参数 进行平滑的修改
 
public void setCorePoolSize(int corePoolSize) {
}
 
 
2.增加线程池的监控
 
3.io密集型可调整为先新增任务到最大线程数后再将任务放到阻塞队列
 
代码 主要可重写阻塞队列 加入任务的方法
 
public boolean offer(Runnable runnable) {
    if (executor == null) {
        throw new RejectedExecutionException("The task queue does not have executor!");
    }

    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        int currentPoolThreadSize = executor.getPoolSize();
       
        // 如果提交任务数小于当前创建的线程数, 说明还有空闲线程,
        if (executor.getTaskCount() < currentPoolThreadSize) {
            // 将任务放入队列中，让线程去处理任务
            return super.offer(runnable);
        }
		// 核心改动
        // 如果当前线程数小于最大线程数，则返回 false ，让线程池去创建新的线程
        if (currentPoolThreadSize < executor.getMaximumPoolSize()) {
            return false;
        }

        // 否则，就将任务放入队列中
        return super.offer(runnable);
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}
 
3.拒绝策略 建议使用tomcat的拒绝策略(给一次机会)
 
// tomcat的源码
@Override
public void execute(Runnable command) {
    if ( executor != null ) {
        try {
            executor.execute(command);
        } catch (RejectedExecutionException rx) {
            // 捕获到异常后 在从队列获取，相当于重试1取不到任务 在执行拒绝任务
            if ( !( (TaskQueue) executor.getQueue()).force(command) ) throw new RejectedExecutionException("Work queue full.");
        }
    } else throw new IllegalStateException("StandardThreadPool not started.");
}
 
建议修改从队列取任务的方式： 增加超时时间，超时1分钟取不到在进行返回
 
public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit){}
 
结语
 
工作三四年了，还没有正式的写过博客，自学一直都是通过笔记的方式积累，最近重新学了一下java多线程，想着周末把这部分内容认真的写篇博客分享出去。
 
文章篇幅较长，给看到这里的小伙伴点个大大的赞!由于作者水平有限，加之第一次写博客，文章中难免会有错误之处，欢迎小伙伴们反馈指正。
 
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