JAVA多线程之并发与同步,Lock与Syncronized

线程和进程的关系

进程是系统的执行单位,一般一个应用程序即是一个进程,程序启动时系统默认有一个主线程,即是UI线程,我们知道不能做耗时任务,否则ANR程序无响应。这时需要借助子线程实现,即多线程。由于线程是系统CPU的最小单位,用多线程其实就是为了更好的利用cpu的资源。


多线程创建方式

1、继承Thread类,重写run函数方法

class xx extends Thread{
    public void run(){
        Thread.sleep(1000);    //线程休眠1000毫秒,sleep使线程进入Block状态,并释放资源
    }
}
xx.start();    //启动线程,run函数运行

2、实现Runnable接口,重写run函数方法

Runnable run =new Runnable() {
    @Override
    public void run() {  
    }
}

3、实现Callable接口,重写call函数方法

Callable call =new Callable() {
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        return null;
    }
}

  小结:Callable 与 Runnable 对比,它可返回值、可抛出异常

4、HandlerThread

通过handlerThread.quit()或者quitSafely()使线程结束自己的生命周期。

5、AsyncTask线程池

AsyncTask默认是开启一个线程队列,即含有5个新线程的线程池。详情可参考

6、IntentService

它是Service的子类,用法跟Service也差不多。耗时逻辑写在onHandleIntent(Intent intent)的方法体里。当任务执行完后会自动停止,无须手动去终止它。例如在APP里我们要实现一个下载功能,当退出页面后下载不会被中断,那么这时候IntentService就是一个不错的选择了。


线程管理

线程有六种状态:

  1. NEW (新建):线程尚未启动的线程状态。
  2. RUNNABLE (可运行):可运行线程的线程状态。
  3. BLOCKED (阻塞):一个线程的线程状态阻塞等待监视器锁定。
  4. TIMED_WAITING (计时等待):具有指定等待时间的等待线程的线程状态。
  5. WAITING (等待):等待线程的线程状态
  6. TERMINATED (结束):终止线程的线程状态。

1、wait():使一个线程处于等待状态,属于Object类中的。会释放持有的对象锁。

2、sleep():使一个线程处于休眠状态,属于Thread类中的。不会释放对象锁。让出cpu给其他线程,但是它仍然保持对Thread的监控状态,直到时间结束后恢复可运行状态。

3、notify():唤醒等待状态的线程。但是由JVM决定且不按优先级。

4、allnotify():唤醒所有等待状态的线程。并不是给所有线程上锁,而是让它

### Java锁机制相关面试题整理 #### 什么是Java中的锁?有哪些类型的锁? 在Java中,锁是一种控制多个线程访问共享资源的方式。主要分为两种类型:`synchronized` 和 `Lock` 接口[^3]。 - **Synchronized**: 这是通过JVM实现的一种内置锁机制。它可以应用于方法或者代码块上,当一个线程进入同步代码块时会自动获取锁,并且离开时释放锁。 - **Lock接口**: 提供了一种更灵活的锁定操作方式,允许程序员显式地定义锁的行为并手动管理其生命周期。常用的实现类包括ReentrantLock, ReadWriteLock等。 #### SynchronizedLock的区别是什么? 两者的主要区别在于其实现层次以及灵活性方面: - **实现层面上**, synchronized 是 JVM 层面的关键字而 Lock 则是在 API 层次上的抽象; - **功能特性上**, 使用 lock() 方法可以尝试去获得锁如果失败还可以做其他事情(比如等待一段时间再试),但是 synchronize 只能阻塞直到得到该对象监视器为止; #### JUC包下的常见锁有哪些? 它们各自的特点又是什么呢? JUC (java.util.concurrent) 包含了许多高级别的并发工具类其中就包含了多种不同的锁结构来满足各种需求: - **ReentrantLock** : 支持重入性的可中断独占锁;相比传统的 syncronized 更加灵活强大因为它提供了更多的构造函数选项还有 trylock 等方法让开发者能够更好地掌控整个过程. ```java ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); lock.lock(); // 获取锁 try { // 访问受保护资源... } finally { lock.unlock(); // 确保最终总是释放锁 } ``` - **ReadWriteLock** :允许多个读取者同时持有读锁但写锁则互斥即只有一个写进程可以在任何给定时间修改数据从而提高吞吐量特别适合于那些频繁查询而不常更新的数据集. ```java ReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock(); rwl.readLock().lock(); // 加读锁 try{ // 执行只读操作.. }finally{rw .readUnlock();} rw.writeLock().lock();// 加写锁 try{ // 修改数据的操作.... }finally {rwl.writeUnlock();} ``` - **StampedLock** : 结合了乐观读、悲观读和写三种模式于一体的新一代高性能锁方案尤其适用于高并发环境下的数值计算领域应用广泛如几何图形学等领域内的坐标变换等问题求解过程中需要用到大量临时变量存储中间结果此时采用 StampedLock 就显得尤为重要因为它的性能优势非常明显.[^4] #### 如何判断死锁情况发生?如何预防? 死锁是指两个或以上的事务互相占用对方所需要的资源而又都在等待彼此释放所持有的资源造成循环依赖无法继续执行下去的现象。可以通过以下几种手段检测是否存在潜在风险: 1. 分析程序逻辑找出可能引起竞争条件的地方; 2. 借助可视化监控工具查看运行期间各线程状态变化轨迹图谱以便及时发现问题所在位置; 3. 设置超时参数限制最长等待时限一旦超过设定阈值立即放弃当前请求转而处理下一个任务项以此打破僵局局面恢复正常的业务流程运转秩序; 为了防止这种情况的发生可以从设计阶段入手采取如下措施规避隐患: - 按照固定的顺序申请所需的各种不同类型级别的许可权限避免交叉错乱排列组合引发冲突矛盾状况加剧恶化程度加深影响范围扩大难以收拾的局面出现 ; - 减少不必要的长期占有行为尽可能缩短保持活动周期长度降低相互干扰概率提升整体效率水平达到事半功倍的效果 。
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