一、多線程三大特性
多線程有三大特性：原子性、可見性、有序性。
原子性
(跟數(shù)據(jù)庫的事務(wù)特性中的原子性類似，數(shù)據(jù)庫的原子性體現(xiàn)是dml語句執(zhí)行后需要進(jìn)行提交)：
理解：即一個(gè)操作或多個(gè)操作，要么全部執(zhí)行并且執(zhí)行的過程中不會(huì)被任何因素打斷，要么都不執(zhí)行。
一個(gè)很經(jīng)典的例子就是銀行賬戶轉(zhuǎn)賬問題：
比如從賬戶A向賬戶B轉(zhuǎn)1000元，那么必然包括2個(gè)操作：從賬戶A減去1000元，往賬戶B加上1000元。這2個(gè)操作必須要具備原子性才能保證不出現(xiàn)一些意外的問題。
我們操作數(shù)據(jù)也是如此，比如i = i+1；其中就包括，讀取i的值，計(jì)算i，寫入i。這行代碼在Java中是不具備原子性的，則多線程運(yùn)行肯定會(huì)出問題，所以也需要我們使用同步synchronized和lock鎖這些東西來確保這個(gè)特性了。
原子性其實(shí)就是保證數(shù)據(jù)一致、線程安全一部分，
可見性：
可見性是與java內(nèi)存模型息息相關(guān)的。
當(dāng)多個(gè)線程訪問同一個(gè)變量時(shí)，一個(gè)線程修改了這個(gè)變量的值，其他線程能夠立即看得到修改的值。
若兩個(gè)線程在不同的cpu，那么線程1改變了i的值還沒刷新到主存，線程2又使用了i，那么這個(gè)i值肯定還是之前的，線程1對(duì)變量的修改線程2沒有看到，這就是可見性問題。
有序性：
理解：程序執(zhí)行的順序按照代碼的先后順序執(zhí)行。
一般來說，處理器為了提高程序運(yùn)行效率，可能會(huì)對(duì)輸入代碼進(jìn)行優(yōu)化，它不保證程序中各個(gè)語句的執(zhí)行先后順序同代碼中的順序一致，但是它會(huì)保證程序最終執(zhí)行結(jié)果和代碼順序執(zhí)行的結(jié)果是一致的。
例如：
1 2 3 4 | int a = 10; //語句1int r = 2; //語句2a = a + 3; //語句3r = a*a; //語句4 |
因?yàn)橹嘏判颍€可能執(zhí)行順序?yàn)?2-1-3-4，1-3-2-4
但絕不可能 2-1-4-3，因?yàn)檫@打破了依賴關(guān)系。
顯然重排序?qū)尉€程運(yùn)行是不會(huì)有任何問題，而多線程就不一定了，所以我們?cè)诙嗑€程編程時(shí)就得考慮這個(gè)問題了。
多線程中保證有序性的方法：join()
二、Java內(nèi)存模型
jvm的內(nèi)存結(jié)構(gòu)為：堆、棧、方法區(qū)，不同于java的內(nèi)存模型，Java的內(nèi)存模型是關(guān)于多線程相關(guān)的。
理解：共享內(nèi)存模型指的是Java內(nèi)存模型(簡稱JMM)，JMM決定一個(gè)線程對(duì)共享變量的寫入時(shí)，能對(duì)另一個(gè)線程可見。從抽象的角度來看，JMM定義了線程和主內(nèi)存之間的抽象關(guān)系：線程之間的共享變量存儲(chǔ)在主內(nèi)存(main memory)中（局部變量不會(huì)存儲(chǔ)在），每個(gè)線程都有一個(gè)私有的本地內(nèi)存(local memory)，本地內(nèi)存中存儲(chǔ)了該線程以讀/寫共享變量的副本。本地內(nèi)存是JMM的一個(gè)抽象概念，并不真實(shí)存在。它涵蓋了緩存、寫緩沖區(qū)、寄存器以及其他的硬件和編輯器優(yōu)化。
總結(jié)：什么是Java內(nèi)存模型：java內(nèi)存模型簡稱jmm，定義了一個(gè)線程對(duì)另一個(gè)線程可見。共享變量存放在主內(nèi)存中，每個(gè)線程都有自己的本地內(nèi)存，當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)訪問一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候，可能本地內(nèi)存沒有及時(shí)刷新到主內(nèi)存，所以就會(huì)發(fā)生線程安全問題。
三、Volatile關(guān)鍵字
Volatile關(guān)鍵字的作用：變量在多個(gè)線程之間可見。
Volatile關(guān)鍵字是非原子性的，不能保證數(shù)據(jù)的原子性，只是能夠把解決立馬刷新到主內(nèi)存中，不能解決并發(fā)問題。
如果想要保證數(shù)據(jù)的原子性，解決并發(fā)問題，需要使用并發(fā)包里的AutomicInteger原子類。
volatile與synchronized區(qū)別：
僅靠volatile不能保證線程的安全性（原子性）。
1.volatile輕量級(jí)，只能修飾變量。synchronized重量級(jí)，還可修飾方法。
2.volatile只能保證數(shù)據(jù)的可見性，不能用來同步，因?yàn)槎鄠€(gè)線程并發(fā)訪問volatile修飾的變量不會(huì)阻塞。
synchronized不僅保證可見性，而且還保證原子性，因?yàn)橹挥蝎@得了鎖的線程才能進(jìn)入臨界區(qū)，從而保證臨界區(qū)中的所有語句都全部執(zhí)行。多個(gè)線程爭搶synchronized鎖對(duì)象時(shí)會(huì)出現(xiàn)阻塞。
synchronized會(huì)把主內(nèi)存中的共享變量鎖住，永遠(yuǎn)只有一個(gè)線程操作主內(nèi)存的共享變量。
線程安全性包括兩個(gè)方便：1.可見性 2.原子性
僅僅使用volatile不能保證線程安全性，而synchronized則可實(shí)現(xiàn)線程的安全性。
代碼實(shí)現(xiàn)：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 | package chauncy.concurrentprogramming;class ThreadVolatile extends Thread { public volatile boolean flag = true; @Override public void run() { System.out.println("子線程開始執(zhí)行..."); while (flag) { } System.out.println("子線程結(jié)束執(zhí)行..."); } public void isRun(boolean flag) { this.flag = flag; }}/** * @classDesc: 功能描述(Volatile關(guān)鍵字的使用) * @author: ChauncyWang * @createTime: 2019年3月12日 上午10:17:14 * @version: 1.0 */public class Volatile { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ThreadVolatile threadVolatile1 = new ThreadVolatile(); threadVolatile1.start(); Thread.sleep(300); /** * 如果不對(duì)變量加Volatile關(guān)鍵字，則子線程不會(huì)停止運(yùn)行 原因：線程之間是不可見的，讀取的是副本，沒有及時(shí)讀取到主內(nèi)存結(jié)果。 * 解決辦法：使用Volatile關(guān)鍵字解決線程之間的可見性，強(qiáng)制線程每次讀取該值的時(shí)候都去“主內(nèi)存”中取值。 */ threadVolatile1.isRun(false); System.out.println("flag:" + threadVolatile1.flag); }} |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 | package chauncy.concurrentprogramming;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;class VolatileNoAtomicThread extends Thread { // private static volatile int count = 0; private static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0); @Override public void run() { for (int i = 0; i < 1000; i++) { // count++; atomicInteger.incrementAndGet();// count++ } System.out.println(getName() + "-----" + atomicInteger); }}/** * @classDesc: 功能描述(Volatile修飾不具有原子性(不具有同步性)，不能解決線程安全問題) * @author: ChauncyWang * @createTime: 2019年3月12日 上午10:39:30 * @version: 1.0 */public class VolatileNoAtomic { public static void main(String[] args) { // 初始化10個(gè)線程 VolatileNoAtomicThread[] volatileNoAtomicThread = new VolatileNoAtomicThread[10]; for (int i = 0; i < volatileNoAtomicThread.length; i++) { // 創(chuàng)建每一個(gè)線程 volatileNoAtomicThread[i] = new VolatileNoAtomicThread(); } for (int i = 0; i < volatileNoAtomicThread.length; i++) { // 啟動(dòng)每一個(gè)線程 volatileNoAtomicThread[i].start(); } }} |
四、TreadLocal
1.什么是ThreadLocal？
ThreadLocal提高一個(gè)線程的局部變量，訪問某個(gè)線程擁有自己局部變量。
當(dāng)使用ThreadLocal維護(hù)變量時(shí)，ThreadLocal為每個(gè)使用該變量的線程提供獨(dú)立的變量副本，所以每一個(gè)線程都可以獨(dú)立地改變自己的副本，而不會(huì)影響其它線程對(duì)應(yīng)的副本。
ThreadLocal接口方法有4個(gè)：
void set(Object value)設(shè)置當(dāng)前線程的線程局部變量的值；
public Object get()該方法返回當(dāng)前線程所對(duì)應(yīng)的線程局部變量；
public void remove()將當(dāng)前線程局部變量的值刪除，目的是為了減少內(nèi)存的占用，該方法是JDK5.0新增的方法。需要指出的是，當(dāng)線程結(jié)束后，對(duì)應(yīng)該線程的局部變量將自動(dòng)被垃圾回收，所以顯式調(diào)用該方法清除線程的局部變量并不是必須的操作，但它可以加快內(nèi)存的回收速度；
protected Object initialValue()返回該線程局部變量的初始值，該方法是一個(gè)protected的方法，顯然是為了讓子類覆蓋而設(shè)計(jì)的。這個(gè)方法是一個(gè)延遲調(diào)用方法，在線程第1次調(diào)用get()或set(Object)時(shí)才執(zhí)行，并且僅執(zhí)行1次。ThreadLocal中的缺省實(shí)現(xiàn)直接返回一個(gè)null。
2.ThreadLocal底層實(shí)現(xiàn)原理：
ThreadLocal通過Thread.currentThread();獲取當(dāng)前線程
操作map集合：ThreadLocalMap
void set(Object value)就是Map.put(“當(dāng)前線程”，值);
public Object get()就是獲取ThreadLocalMap然后操作后返回。
代碼實(shí)現(xiàn)：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 | package chauncy.concurrentprogramming;class Res { // private int count=0; /* * 設(shè)置本地局部變量，和其他線程局部變量隔離開，互不影響 */ private ThreadLocal<Integer> count = new ThreadLocal<Integer>() { protected Integer initialValue() { // 設(shè)置當(dāng)前線程局部變量的初始化值 return 0; }; }; /** * * @methodDesc: 功能描述(生成訂單號(hào)) * @author: ChauncyWang * @param: @return * @createTime: 2019年3月12日 下午2:23:57 * @returnType: int */ public Integer getNum() { int count = this.count.get() + 1; this.count.set(count); return count; }}class ThreadLocalDemo extends Thread { private Res res; public ThreadLocalDemo(Res res) { this.res = res; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 3; i++) { try { Thread.sleep(30); } catch (Exception e) { } System.out.println(getName() + "----i:" + i + ",number:" + res.getNum()); } }}/** * @classDesc: 功能描述(本地線程的使用：創(chuàng)建三個(gè)線程，每個(gè)線程生成自己獨(dú)立的序列號(hào)) * @author: ChauncyWang * @createTime: 2019年3月12日 下午2:21:03 * @version: 1.0 */public class ThreadLocalTest { public static void main(String[] args) { Res res = new Res(); ThreadLocalDemo t1 = new ThreadLocalDemo(res); ThreadLocalDemo t2 = new ThreadLocalDemo(res); ThreadLocalDemo t3 = new ThreadLocalDemo(res); t1.start(); t2.start(); t3.start(); }} |
五、線程池
1.為什么要使用線程池？
因?yàn)橐ㄟ^線程池來管理線程，啟動(dòng)或者停止一個(gè)線程非常耗費(fèi)資源，所以將線程交給線程池來管理能夠節(jié)約內(nèi)存。
一般在企業(yè)開發(fā)當(dāng)中我們都使用線程池，通過spring去整合線程池，異步注解。
2.什么是線程池？
線程池是指在初始化一個(gè)多線程應(yīng)用程序過程中創(chuàng)建一個(gè)線程集合，然后在需要執(zhí)行新的任務(wù)時(shí)重用這些線程而不是新建一個(gè)線程。線程池中線程的數(shù)量通常完全取決于可用內(nèi)存數(shù)量和應(yīng)用程序的需求。然而，增加可用線程數(shù)量是可能的。線程池中的每個(gè)線程都有被分配一個(gè)任務(wù)，一旦任務(wù)已經(jīng)完成了，線程回到池子中并等待下一次分配任務(wù)。
3.線程池作用：
基于以下幾個(gè)原因，在多線程應(yīng)用程序中使用線程池是必須的：
1.線程池改進(jìn)了一個(gè)應(yīng)用程序的相應(yīng)時(shí)間。由于線程池中的線程已經(jīng)準(zhǔn)備好且等待被分配任務(wù)，應(yīng)用程序可以直接拿來使用而不用新建一個(gè)線程。
2.線程池節(jié)省了CLR為每個(gè)短生命周期任務(wù)創(chuàng)建一個(gè)完整的線程開銷并可以在任務(wù)完成后回收資源。
3.線程池根據(jù)當(dāng)前在系統(tǒng)中運(yùn)行的進(jìn)程來優(yōu)化線程時(shí)間片。
4.線程池允許我們開啟多個(gè)任務(wù)而不用為每個(gè)線程設(shè)置屬性。
5.線程池允許我們?yōu)檎趫?zhí)行任務(wù)的程序參數(shù)傳遞一個(gè)包含狀態(tài)信息的對(duì)象引用。
6.線程池可以用來解決處理一個(gè)特定請(qǐng)求最大線程數(shù)量限制問題。
4.線程池四種創(chuàng)建方式：
java通過Executors(jdk1.5的并發(fā)包)提供四種線程池，分別為：
1.newCachedThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)可緩存線程池，如果線程池長度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無可回收，則新建線程。
2.newFixedThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)定長線程池，可控制線程最大并發(fā)數(shù)，超出的線程會(huì)在隊(duì)列中等待。
3.newScheduledThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)定長線程池，支持定時(shí)及周期性任務(wù)執(zhí)行
4.newSingleThreadExecutor 創(chuàng)建一個(gè)單線程化的線程池，它只會(huì)用唯一的工作線程來執(zhí)行任務(wù)，保證所有任務(wù)按照指定順序(FIFO,LIFO,優(yōu)先級(jí))執(zhí)行。(一般不會(huì)使用)
總結(jié)：newCachedThreadPool 創(chuàng)建的線程，線程池為無限大，當(dāng)執(zhí)行第二個(gè)任務(wù)時(shí)第一個(gè)任務(wù)已經(jīng)完成，會(huì)復(fù)用執(zhí)行第一個(gè)任務(wù)的線程，而不用每次新建線程。newFixedThreadPool 每次執(zhí)行傳入?yún)?shù)大小個(gè)線程，其他線程在等待(企業(yè)中用的不多)。newScheduledThreadPool 使用schedule方法創(chuàng)建單位時(shí)間的延遲線程池。
代碼實(shí)現(xiàn)：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 | package chauncy.concurrentprogramming.executors;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class NewCachedThreadPool { public static void main(String[] args) { // 創(chuàng)建可緩存線程池 ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool(); // 執(zhí)行execute方法表示創(chuàng)建了一個(gè)線程，類似于start for (int i = 0; i < 30; i++) { int index = i; // index++; newCachedThreadPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { Thread.sleep(300); } catch (InterruptedException e) { } // 內(nèi)部類中使用的i必須是final,但是換成index后就不報(bào)錯(cuò)，因?yàn)閖dk1.8進(jìn)行了優(yōu)化，能識(shí)別index是否被改變，如果把int // index=i;下邊的index++放開就會(huì)報(bào)錯(cuò)。 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----" + index); } }); } // 關(guān)閉線程池 newCachedThreadPool.shutdown(); }} |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 | package chauncy.concurrentprogramming.executors;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class NewFixedThreadPool { public static void main(String[] args) { // newFixedThreadPool 每次最多只能執(zhí)行三個(gè)，其他線程等待執(zhí)行。 ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3); for (int i = 0; i < 10; i++) { int index = i; newFixedThreadPool.execute(new Runnable() { public void run() { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----i:" + index); } }); } }} |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | package chauncy.concurrentprogramming.executors;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class NewScheduledThreadPool { public static void main(String[] args) { // 入?yún)榫€程池大小， ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5); // schedule執(zhí)行定時(shí)任務(wù)線程池,第一個(gè)參數(shù)需要?jiǎng)?chuàng)建Runnable接口對(duì)象，第二、三個(gè)參數(shù)表示多少個(gè)單位時(shí)間執(zhí)行run方法。 newScheduledThreadPool.schedule(new Runnable() { public void run() { System.out.println("我是三秒鐘之后執(zhí)行。。。。"); } }, 3, TimeUnit.SECONDS); }} |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | package chauncy.concurrentprogramming.executors;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class NewSingleThreadExecutor { public static void main(String[] args) { ExecutorService newSingleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor(); for (int i = 0; i < 10; i++) { int index = i; newSingleThreadExecutor.execute(new Runnable() { public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----i:" + index); } }); } }} |
以上所述是小編給大家介紹的Java多線程與并發(fā)編程詳解整合，希望對(duì)大家有所幫助
聯(lián)系客服
