Java并发编程
前奏 1、多线程一定比单线程快吗？ 比如一个炉子烤烧饼，一次烤一个快还是轮询烤快？ 一次烤多个在切换时就会浪费炉火，所有不一定多个快。 但多个炉火轮询这就会很快 对应到计算机： 烤炉=cpu 轮询=任务切换 cpu通过一定算法分配cpu时间片，线程通过获取cpu时间片来执行 2、迅雷多线程下载 迅雷多线程下载其实不是多线程性能高进而提高了下载速度，而是因为迅雷做了流量限制（比如限制每个连接峰值200k），此时使用多线程，就突破了服务器的峰值显示，就相当于开了多个连接同时下载，进而提供下载速度。 线程状态 这里写图片描述 图中是线程运行的基本状态：线程调用start()方法开始后，就进入到可运行状态，随着CPU的资源调度在运行和可运行之间切换；遇到阻塞则进入阻塞状态。 Java中创建线程的三种方法以及区别 Java使用Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。Java可以用三种方式来创建线程，如下所示： 继承Thread类创建线程 实现Runnable接口创建线程 使用Callable和Future创建线程 线程池创建线程 下面让我们分别来看看这三种创建线程的方法。 ------------------------继承Thread类创建线程--------------------- 通过继承Thread类来创建并启动多线程的一般步骤如下 定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该方法的方法体就是线程需要完成的任务，run()方法也称为线程执行体。 创建Thread子类的实例，也就是创建了线程对象 启动线程，即调用线程的start()方法 代码实例 public class MyThread extends Thread{//继承Thread类 public void run(){ //重写run方法 } } public class Main { public static void main(String[] args){ new MyThread().start();//创建并启动线程 } } ------------------------实现Runnable接口创建线程--------------------- 通过实现Runnable接口创建并启动线程一般步骤如下： 定义Runnable接口的实现类，一样要重写run()方法，这个run（）方法和Thread中的run()方法一样是线程的执行体 创建Runnable实现类的实例，并用这个实例作为Thread的target来创建Thread对象，这个Thread对象才是真正的线程对象 第三部依然是通过调用线程对象的start()方法来启动线程 代码实例： public class MyThread2 implements Runnable {//实现Runnable接口 public void run(){ //重写run方法 } } public class Main { public static void main(String[] args){ //创建并启动线程 MyThread2 myThread=new MyThread2(); Thread thread=new Thread(myThread); thread().start(); //或者 new Thread(new MyThread2()).start(); } } ------------------------使用Callable和Future创建线程--------------------- 和Runnable接口不一样，Callable接口提供了一个call（）方法作为线程执行体，call()方法比run()方法功能要强大。 call()方法可以有返回值 call()方法可以声明抛出异常 Java5提供了Future接口来代表Callable接口里call()方法的返回值，并且为Future接口提供了一个实现类FutureTask，这个实现类既实现了Future接口，还实现了Runnable接口，因此可以作为Thread类的target。在Future接口里定义了几个公共方法来控制它关联的Callable任务。 boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)：视图取消该Future里面关联的Callable任务 V get()：返回Callable里call（）方法的返回值，调用这个方法会导致程序阻塞，必须等到子线程结束后才会得到返回值 V get(long timeout,TimeUnit unit)：返回Callable里call（）方法的返回值，最多阻塞timeout时间，经过指定时间没有返回抛出TimeoutException boolean isDone()：若Callable任务完成，返回True boolean isCancelled()：如果在Callable任务正常完成前被取消，返回True 介绍了相关的概念之后，创建并启动有返回值的线程的步骤如下： 创建Callable接口的实现类，并实现call()方法，然后创建该实现类的实例（从java8开始可以直接使用Lambda表达式创建Callable对象）。 使用FutureTask类来包装Callable对象，该FutureTask对象封装了Callable对象的call()方法的返回值 使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动线程（因为FutureTask实现了Runnable接口） 调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值 代码实例： public class Main { public static void main(String[] args){ MyThread3 th=new MyThread3(); //使用Lambda表达式创建Callable对象 //使用FutureTask类来包装Callable对象 FutureTask<Integer> future=new FutureTask<Integer>( (Callable<Integer>)()->{ return 5; } ); new Thread(task,"有返回值的线程").start();//实质上还是以Callable对象来创建并启动线程 try{ System.out.println("子线程的返回值："+future.get());//get()方法会阻塞，直到子线程执行结束才返回 }catch(Exception e){ ex.printStackTrace(); } } } ------------------------使用线程池创建线程--------------------- 每次启动一个线程都要创建一个新的浪费资源的，还有时候线程过多的时候回造成服务器崩溃，所以有了线程池的诞生，线程池是用来管理线程的，下面是常用的几种创建线程的方式： //这是一个线程类 public class ThreadChi implements Runnable{ public void run(){ for(int i=0;i<10;i++){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i); } } } 一：创建大小不固定的线程池 //这是一个主函数中的创建线程池的方式 //具有缓冲功能的线程池，系统根据需要创建线程 //线程会被缓冲到线程池中 //如果线程池大小超过了处理任务所需要的线程 /** * 线程池就会回收空闲的线程池，当处理任务增加时， * 线程池可以增加线程来处理任务 * 线程池不会对线程的大小进行限制 * 线程池的大小依赖于操作系统 * / ExecutorService es=Executors.newCachedThreadPool(); for(int i=0;i<10;i++){ ThreadChi tc=new ThreadChi(); es.execute(tc); } es.shutdown(); 二：创建固定数量线程的线程池 /**创建具一个可重用的，有固定数量的线程池 * 每次提交一个任务就提交一个线程，直到线程达到线城池大小，就不会创建新线程了 * 线程池的大小达到最大后达到稳定不变，如果一个线程异常终止，则会创建新的线程 */ ExecutorService es=Executors.newFixedThreadPool(2); for(int i=0;i<10;i++){ ThreadChi tc=new ThreadChi(); es.execute(tc); } es.shutdown(); 三：创建单线程的线程池 /**创建只有一个线程的线程池 * 按照提交顺序执行 * 跟上个数量为1的是一样 */ ExecutorService es=Executors.newSingleThreadExecutor(); for(int i=0;i<10;i++){ ThreadChi tc=new ThreadChi(); es.execute(tc); } es.shutdown(); 四：创建定时线程 /** * 创建一个线程池，大小可以设置，此线程支持定时以及周期性的执行任务 * 定时任务 */ ScheduledExecutorService es=Executors.newScheduledThreadPool(2); ThreadChi tc=new ThreadChi(); //参数1：目标对象 参数2：隔多长时间开始执行线程， 参数3：执行周期 参数4：时间单位 es.scheduleAtFixedRate(tc, 3, 1, TimeUnit.MILLISECONDS); --------------------------------------创建线程方法对比-------------------------------------- 实现Runnable和实现Callable接口的方式基本相同，不过是后者执行call()方法有返回值，后者线程执行体run()方法无返回值，因此可以把这两种方式归为一种这种方式与继承Thread类的方法之间的差别如下： 线程只是实现Runnable或实现Callable接口，还可以继承其他类。 这种方式下，多个线程可以共享一个target对象，非常适合多线程处理同一份资源的情形。 但是编程稍微复杂，如果需要访问当前线程，必须调用Thread.currentThread()方法。 继承Thread类的线程类不能再继承其他父类（Java单继承决定）。 注：一般推荐采用实现接口的方式来创建多线程 线程风险 活跃性问题 性能问题 线程安全性问题 1. 活跃性问题 死锁：哲学家吃饭 饥饿：餐厅排队吃饭，一个窗口很多人排对象，好多人不自觉插队，导致抢不到饭的人饿死 对应到代码中：线程优先级 活锁：两个人对面过河，有两座桥，相互礼让，走另外一个桥，但重复相遇导致谁也过不去 饥饿与公平：高优先级的线程吞噬所有cpu时间片,导致其他线程被永远堵塞在一个等待队列同步块的状态 等待的线程永远不会被唤醒也会引发饥饿问题 如何避免饥饿问题出现？ 2. 性能问题 多线程并不一定绝对提供程序效率，要看具体的场景。 例子一: 单核单处理器,开一个线程跑循环输出10万条打印信息,开100个线程输出10万条打印信息.后者比前者慢,因为输出端是临界资源,线程抢占的时间大,单线程则无需抢占 例子二: 网络服务器处理,每个请求开一个线程,请求的处理时间极短,迅速返回,一次提交10万个请求,则有10万次线程创建和销毁对应于一个工作线程处理这10万条请求后者比前者肯定快 注意：多线程并不会提供cpu的执行速度，只是提高了cpu的利用率
