多线程基础笔记

多线程的实现方式

继承Thread类。实现Runnable接口。Callable接口配合Executors线程池，可以获取线程执行结果，用Future类接收。
Callable&Future例子：

public class CallableTest implements Callable<Integer> {
    private int a;
    private int b;
    private void cat(){
        for (int i = 0 ;i<a;i++){
            b += a;
        }
    }
    public CallableTest(int a) {
        this.a = a;
    }
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        cat();
        return b;
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        CallableTest callableTest = new CallableTest(100);
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(callableTest);
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        executorService.execute(futureTask);
        System.out.printf(futureTask.get().toString());
    }
}

线程的6个状态

1. 初始(NEW)：新创建了一个线程对象，但还没有调用start()方法。
2. 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）。
3. 阻塞(BLOCKED)：表示线程阻塞于锁。
4. 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）。
5. 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。

6. 终止(TERMINATED)：表示该线程已经执行完毕。

   
   image.png
   

   1.Thread.sleep(long millis)，一定是当前线程调用此方法，当前线程进入TIMED_WAITING状态，但不释放对象锁，millis后线程自动苏醒进入就绪状态。作用：给其它线程执行机会的最佳方式。
   2.Thread.yield()，一定是当前线程调用此方法，当前线程放弃获取的CPU时间片，但不释放锁资源，由运行状态变为就绪状态，让OS再次选择线程。作用：让相同优先级的线程轮流执行，但并不保证一定会轮流执行。实际中无法保证yield()达到让步目的，因为让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中。Thread.yield()不会导致阻塞。该方法与sleep()类似，只是不能由用户指定暂停多长时间。
   3.thread.join()/thread.join(long millis)，当前线程里调用其它线程t的join方法，当前线程进入WAITING/TIMED_WAITING状态，当前线程不会释放已经持有的对象锁。线程t执行完毕或者millis时间到，当前线程进入就绪状态。
   4.obj.wait()，当前线程调用对象的wait()方法，当前线程释放对象锁，进入等待队列。依靠notify()/notifyAll()唤醒或者wait(long timeout) timeout时间到自动唤醒。
   5.obj.notify()唤醒在此对象监视器上等待的单个线程，选择是任意性的。notifyAll()唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
   6.LockSupport.park()/LockSupport.parkNanos(long nanos),LockSupport.parkUntil(long deadlines), 当前线程进入WAITING/TIMED_WAITING状态。对比wait方法,不需要获得锁就可以让线程进入WAITING/TIMED_WAITING状态，需要通过LockSupport.unpark(Thread thread)唤醒。

线程的终止interrupt

在java多线程中提供了stop方法用来停止一个线程，但是这种做法非常暴力，它会直接终止一个线程，会影响子线程中的代码逻辑，而有一种更优雅的方式就是中断interrupt。
中断在java中主要有3个方法，interrupt(),isInterrupted()和interrupted()。

·interrupt()，在一个线程中调用另一个线程的interrupt()方法，即会向那个线程发出信号——线程中断状态已被设置。随后可以根据这个信号来执行相应的代码逻辑，如要结束线程可以直接return。注意：当子线程处于等待或超时等待状态时，调用此方法会抛出InterruptException异常，可以使子线程的中断标志重置为false,并让子线程从等待或超时等待状态中脱离。
·isInterrupted()，用来判断当前线程的中断状态(true or false)。
·interrupted()是个Thread的static方法，用来恢复中断状态。

也可以手动设置一个boolean变量，使用volatile修饰，这样在主线程中修改这个boolean变量值，子线程也可以根据这个值来执行相应的代码逻辑使线程执行完毕进入终止状态。

线程的安全性问题

可见性、原子性、有序性问题(编译器重排，cpu重排，内存重排)
可见性：一个线程对主内存的修改可以及时的被其他线程观察到。就是在多个线程同时运行时，如果都涉及到对某个共享变量的使用，能够第一时间知道这个变量的值变化。
原子性：即一个线程对共享变量的操作必须是原子操作。多线程环境下，从其执行线程以外的任何线程来看，执行线程对共享变量的操作是不可分割的，即要么全部成功要么全部失败。
有序性问题：分为三种：编译器重排，cpu重排，内存重排。JVM虚拟机对代码进行编译时可能会改变一些代码的执行顺序，但会保证最后的执行结果和预期的结果是一致的。如果不存在数据依赖性, CPU可以改变代码对应的机器指令的顺序使之更有效率地执行。因为cpu有着一个高速缓存架构，多核cpu在通过缓存对主内存读写时, 可能会使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。