JAVA多线程

1.线程安全

无论何时,只要多于一个线程访问给定的状态变量。而且其中某个线程会写入该变量,此时必须使用同步来协助线程对该变量的访问。
线程安全是指多个线程在访问一个类时,如果不需要额外的同步,这个类的行为仍然是正确的。
线程安全的实例:
(1)、一个无状态的类是线程安全的。
     无状态类是指不包含任何域或也没有引用其它类的域。一次特定计算的瞬间状态,会唯一存在本地变量中。
(2)、原子操作是线程安全的。
     自增操作时一个离散操作的简写形式,获取当前值,加一,写回新值。这是一个读-改-写操作,不具备原子性。
(3)、竞争条件是不安全的。
     当计算的正确性依赖于运行时相关的时序或者多线程的交替时,会产生竞争条件。最常见的一种是检查再运行(check-then-act)。
eg:
public class Instance() {  
     private Instance in = null;  
     public Instance getInstance() {  
          if(in == null) {  
              in= new Instance();  
          }  
          return in;  
     }  
}  
这个例子意图是想得到一个单例的对象,但是如果两个线程同时执行到getInstance()这个地方,此时此刻,in是否为null,这依赖于时序。这是无法预测到的。
解决检查再运行和读-改-写操作导致的线程不安全方法,就是必须保证操作的原子性。而java 内置的原子性机制-锁可以解决这些个问题
 
2.Java中的多线程有三种实现方式:
1.继承Thread类,重写run方法。Thread本质上也是一个实现了Runnable的实例,他代表一个线程的实例,并且启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start方法。
2.实现Runnable接口,并实现该接口的run()方法.创建一个Thread对象,用实现的Runnable接口的对象作为参数实例化Thread对象,调用此对象的start方法。
3.实现Callable接口,重写call方法。Callable接口与Runnable接口的功能类似,但提供了比Runnable更强大的功能。有以下三点
1).Callable可以在人物结束后提供一个返回值,Runnable没有提供这个功能。
2).Callable中的call方法可以抛出异常,而Runnable的run方法不能抛出异常。
3).运行Callable可以拿到一个Future对象,表示异步计算的结果,提供了检查计算是否完成的方法。

需要注意的是,无论用那种方式实现了多线程,调用start方法并不意味着立即执行多线程代码,而是使得线程变为可运行状态。
 
 
3.run start的区别
start方法是启动一个线程,而线程中的run方法来完成实际的操作。
如果开发人员直接调用run方法,那么就会将这个方法当作一个普通函数来调用,并没有多开辟线程,开发人员如果希望多线程异步执行,则需要调用start方法。

4.sleep wait的区别
1.两者处理的机制不同,sleep方法主要是,让线程暂停执行一段时间,时间一到自动恢复,并不会释放所占用的锁,当调用wait方法以后,他会释放所占用的对象锁,等待其他线程调用notify方法才会再次醒来。
2.sleep是Threa的静态方法,是用来控制线程自身流程的,而wait是object的方法,用于进行线程通信。
3.两者使用的区域不同。sleep可以在任何地方使用,wait必须放在同步控制方法,或者语句块中执行。


5.synchronized notify wait的运用
synchronized关键字有两种用法,synchronized方法和synchronized语句块。
public synchronized void function(){}
synchronized(object){}
当某个资源被synchronized所修饰,线程1线程2等多个线程在共同请求这个资源,线程1先请求到,调用了对象的wait方法释放了对象的锁,此时线程2可以对这个对象进行访问,在工作结束时可以调用对象的notify方法,唤醒等待队列中正在等待的线程,此时被唤醒的线程将会再一次拿到对象锁,对对象进行操作。可以调用notifyAll方法,唤醒等待队列中的所有线程。

需要注意的是一个线程被唤醒不代表立即获取对象锁,必须等调用的线程对象的方法推出synchronized块释放对象锁后,被唤醒的进程才会获得对象锁
 
 
 
6.线程状态
   1. NEW(新建状态、初始化状态):线程对象已经被创建,但是还没有被启动时的状态。这段时间就是在我们调用new命令之后,调用start()方法之前。
   2. RUNNABLE(可运行状态、就绪状态):在我们调用了线程的start()方法之后线程所处的状态。处于RUNNABLE状态的线程在JAVA虚拟机(JVM)上是运行着的,但是它可能还正在等待操作系统分配给它相应的运行资源以得以运行。
   3. BLOCKED(阻塞状态、被中断运行):线程正在等待其它的线程释放同步锁,以进入一个同步块或者同步方法继续运行;或者它已经进入了某个同步块或同步 方法,在运行的过程中它调用了某个对象继承自java.lang.Object的wait()方法,正在等待重新返回这个同步块或同步方法。
   4. WAITING(等待状态):当前线程调用了java.lang.Object.wait()、 java.lang.Thread.join()或者java.util.concurrent.locks.LockSupport.park()三个 中的任意一个方法,正在等待另外一个线程执行某个操作。比如一个线程调用了某个对象的wait()方法,正在等待其它线程调用这个对象的notify() 或者notifyAll()(这两个方法同样是继承自Object类)方法来唤醒它;或者一个线程调用了另一个线程的join()(这个方法属于 Thread类)方法,正在等待这个方法运行结束。
   5. TIMED_WAITING(定时等待状态):当前线程调用了 java.lang.Object.wait(long timeout)、java.lang.Thread.join(long millis)、java.util.concurrent.locks.LockSupport.packNanos(long nanos)、java.util.concurrent.locks.LockSupport.packUntil(long deadline)四个方法中的任意一个,进入等待状态,但是与WAITING状态不同的是,它有一个最大等待时间,即使等待的条件仍然没有满足,只要到 了这个时间它就会自动醒来。
   6. TERMINATED(死亡状态、终止状态):线程完成执行后的状态。线程执行完run()方法中的全部代码,从该方法中退出,进入TERMINATED状态。还有一种情况是run()在运行过程中抛出了一个异常,而这个异常没有被程序捕获,导致这个线程异常终止进入TERMINATED状态
 
 
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