《JAVA并发编程的艺术》第四章复习

最新推荐文章于 2025-12-16 16:02:25 发布

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#java #并发 #线程 #锁

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本文介绍了Java中的多线程概念，包括线程的优先级设置、六种线程状态，以及Daemon线程的特性。强调了线程安全问题，如中断、避免使用过期的 suspend()、resume() 和 stop() 方法，推荐使用等待/通知机制和synchronized关键字确保线程同步。此外，讨论了线程间通信的实现，如volatile和synchronized关键字的作用，以及ThreadLocal在减少资源冲突中的应用。最后，给出了线程池技术和等待超时模式在实际问题中的应用，强调了线程池的重要性和等待超时模式的灵活性。

第四章 JAVA并发编程基础

线程简介

1.java内部自身引入多线程，使用多线程的原因：

更多的处理器核心
更快的响应时间
更好的编程模型

2.线程可以设置优先级，优先级范围为1-10（默认5）

说明：
- Java中可以为线程指定优先级，范围是1~10。但并不是所有的操作系统都支持10级的优先级划分。Java只是给操作系统提供一个优先级的参考，具体的线程在操作系统执行先后的顺序还是由操作系统决定。
- Java默认的线程优先级是5，线程的优先级在线程调度之前设定，线程的执行顺序由调度程序决定。
- 通常情况下，高优先级的线程是要比低优先级的线程有更高的几率优先执行，注意是更高的几率，也就是说不一定会优先执行。
- 设置线程的优先级通过Thread类的setPriority()方法设置。

3.线程的状态

java线程层面线程状态：（六种）
- 初始(NEW)：新创建了一个线程对象，但还没有调用start()方法。
- 运行(RUNNABLE)：Java线程中将就绪（ready）和运行中（running）两种状态笼统的称为“运行”。
  线程对象创建后，其他线程(比如main线程）调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取CPU的使用权，此时处于就绪状态（ready）。就绪状态的线程在获得CPU时间片后变为运行中状态（running）。
- 阻塞(BLOCKED)：表示线程阻塞于锁。
- 等待(WAITING)：进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作（通知或中断）。
- 超时等待(TIMED_WAITING)：该状态不同于WAITING，它可以在指定的时间后自行返回。
- 终止(TERMINATED)：表示该线程已经执行完毕。
操作系统层面线程状态：（五种）
- 新建状态(New): 线程对象被创建后，就进入了新建状态。例如，Thread thread = new Thread()。
- 就绪状态(Runnable): 也被称为“可执行状态”。线程对象被创建后，其它线程调用了该对象的start()方法，从而来启动该线程。例如，thread.start()。处于就绪状态的线程，随时可能被CPU调度执行。
- 运行状态(Running): 线程获取CPU权限进行执行。需要注意的是，线程只能从就绪状态进入到运行状态。
- 阻塞状态(Blocked): 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：
  - 等待阻塞 – 通过调用线程的wait()方法，让线程等待某工作的完成。
  - 同步阻塞 – 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态。
  - 其他阻塞 – 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。
- 死亡状态(Dead): 线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

4.Daemon线程

什么是Daemon（守护）线程？它有什么意义？

所谓后台(daemon)线程，是指在程序运行的时候在后台提供一种通用服务的线程，并且这个线程并不属于程序中不可或缺的部分。因此，当所有的非后台线程结束时，程序也就终止了，同时会杀死进程中的所有后台线程。

反过来说，只要有任何非后台线程还在运行，程序就不会终止。必须在线程启动之前调用setDaemon()方法，才能把它设置为后台线程。注意：后台进程在不执行finally子句的情况下就会终止其run()方法。

后台线程的特征：如果所有的前台线程都死亡了，后台线程也会自动死亡。

注意：在构建Daemon线程时，不能依靠finally块中的内容来确保执行关闭或清理资源的逻辑。

比如：

1⃣️JVM的垃圾回收线程就是Daemon线程，Finalizer也是守护线程。

2⃣️Thread Dump打印出来的线程信息，含有daemon字样的线程即为守护进程，可能会有：服务守护进程、编译守护进程、windows下的监听Ctrl+break的守护进程、Finalizer守护进程、引用处理守护进程、GC守护进程。

启动和终止线程

构造线程

准备线程所需的属性，如线程所属的线程组、线程优先级、是否为Daemon(守护线程)等信息

启动线程

线程对象在初始化完成之后调用start()方法启动线程

理解中断

睡眠线程的中断因为声明抛出InterruptedException，所以在抛出InterruptedException之前，JAVA虚拟机会将线程的中断标识位清除，所以即使线程被中断过，在调用该线程对象的isInterrupt()时依旧会返回false

更多详情借鉴 https://blog.youkuaiyun.com/dolphin_0923/article/details/107739975

过期的suspend()、resume()和stop()

suspend()、resume()和stop()分别表示暂停、恢复和停止的含义
不建议使用（过期的）原因
- 调用后线程不会释放已经占有的资源（比如锁）,而是占着资源进入睡眠状态，容易引发死锁问题
- 取代（替代）:等待/通知机制

安全地终止线程

main线程通过中断操作和cancel()方法均可使线程得以终止
使用这两种方式终止线程的好处
- 通过标识位（cancel())或者中断操作的方式能够使线程在终止时有机会去清理资源，而不是武断地将线程停止，可以确保终止线程的安全和优雅

线程间通信

volatile和synchronized关键字

volatile关键字：
- 可以用来修饰字段（成员变量），就是告知程序任何对该变量的访问均需要从共享内存中获取，而对它的改变必须同步刷新会共享内存，它能保证所有线程对变量访问的可见性。
- 不足之处：虽然实现了可见性，但是不能保证原子性。
  - 理解：当多个线程同时对同一字段进行修改时，由于多线程的并发性，会导致取同一字段变量时，变量值均相同，同时修改后的值改变并不能实现原子性，最终导致变量的修改错误。（简单理解：多条线程共同操作共享数据时，缺乏实现锁机制，造成变量修改出错）

更多详情借鉴 https://blog.youkuaiyun.com/qq_24047659/article/details/88031712

synchronized关键字：
- 可以修饰方法或者以同步块的形式来进行使用，它主要确保多个线程在同一时刻，只能有一个线程处于方法或者同步块中，它保证了线程对变量访问的可见性和排他性

更多详情借鉴 https://blog.youkuaiyun.com/qq_48435252/article/details/123980558

等待/通知机制

是指一个线程A调用了对象O的wait()方法进入等待状态，而另一个线程B调用了对象O的notify()/notifyAll()方法，线程A收到通知后退出等待队列，进入可运行状态，进而执行后续操作。

更多详情借鉴 https://blog.youkuaiyun.com/qq_45404693/article/details/120894232

等待/通知的经典范式

该范式分为两部分，分别针对等待方（消费者）和通知方（生产者）。

等待方遵循如下原则。

获取对象的锁。
如果条件不满足，那么调用对象的wait()方法，被通知后仍要检查条件。
条件满足则执行对应的逻辑。

对应的伪代码如下：

synchronized(对象) {

	while(条件不满足) {

		对象.wait();

	}

	对应的处理逻辑

}

通知方遵循如下原则。

获得对象的锁。
改变条件。
通知所有等待在对象上的线程。

对应的伪代码如下：

synchronized(对象) {
	改变条件
	对象.notifyAll();
}

管道输入/输出流

主要用于线程之间的数据传输，而传输的媒介为内存

Thread.join()的使用

Thread.join()方法的作用是等待当前执行的线程终止。假设在线程B终止之前，修改了共享变量，线程A从线程B的join方法成功返回后，线程B对共享变量的修改将对线程A可见。

ThreadLocal的使用

使用ThreadLocal线程的本地变量，每个线程创建一个私有变量（1000个任务创建10个线程池）的示例来说，使用ThreadLocal就是创建10个私有变量
选择ThreadLocal还是锁？
- 就看创建实例对象之后的复用率，复用率高就是ThreadLocal
方法
- set(T)：将私有变量设置到线程中（每个线程有自己的变量）
- get():获取线程中的私有变量
- remove():从线程中移除私有变量的

更多详情借鉴 https://blog.youkuaiyun.com/cds86333774/article/details/51020819

https://blog.youkuaiyun.com/weixin_53946630/article/details/117185043