美文网首页Android技术知识Android开发经验谈Android开发
Java Thread线程使用、线程安全(一)

Java Thread线程使用、线程安全(一)

作者: Kandy_JS | 来源:发表于2018-09-16 21:42 被阅读16次

    一、参考

    1、java中的线程安全
    2、Java总结篇系列:Java多线程(一)

    二、使用场景

    1、耗时的操作使用线程(异步操作),提高应用程序响应
    2、并行操作时使用线程,如C/S架构的服务器端并发线程响应用户的请求(多线程)。
    3 、多CPU系统中,使用线程提高CPU利用率
    4、改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程,成为几个独立或半独立的运行部分,这样的程序会利于理解和修改。

    三、如何使用

    1、生命周期
    thread_status.jpg
    状态 含义 内容
    New 新建状态 当线程对象对创建后,即进入了新建状态,如:Thread t = new MyThread();
    Runnable 就绪状态 当调用线程对象的start()方法(t.start();),线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程,只是说明此线程已经做好了准备,随时等待CPU调度执行,并不是说执行了t.start()此线程立即就会执行;
    Running 运行状态 当CPU开始调度处于就绪状态的线程时,此时线程才得以真正执行,即进入到运行状态。注:就 绪状态是进入到运行状态的唯一入口,也就是说,线程要想进入运行状态执行,首先必须处于就绪状态中;
    Blocked 阻塞状态 处于运行状态中的线程由于某种原因,暂时放弃对CPU的使用权,停止执行,此时进入阻塞状态,直到其进入到就绪状态,才 有机会再次被CPU调用以进入到运行状态。根据阻塞产生的原因不同,阻塞状态又可以分为三种:
    - 等待阻塞 运行状态中的线程执行wait()方法,使本线程进入到等待阻塞状态;
    - 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。
    Dead 死亡状态 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。
    2、创建启动
    已知Thread是实现Runable接口的,最终Runable中的run()方法才是最终需要执行的内容

    2.1、新建Runable类实例,创建Thread时候入参Runable,这时候会执行Thread的init方法,会把此Runable变为Thread的一个Runable的类变量target
    部分源码

    /* What will be run. */
    private Runnable target;
    
    public Thread(Runnable target) {
            init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
        }
    
    @Override
        public void run() {
            if (target != null) {
                target.run();
           }
    }
    

    启动,结果是:runable running

    /**
     * print: runable running
     * */
    private Runnable myRun = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                ComUtil.print("runable running");
            }
    };
    
    Thread a = new Thread(myRun);
    a.start();
    

    2.2、新建自定义Thread类,然后复写run方法,那么如果此时创建的时候还入参一个runnable对象会怎么样呢?
    启动,结果:thread running , 虽然入参了变成Thread里的target了,可是此thread复写了Runable接口的run方法,所有不走父类的run了,直接走子类。如果还想走父类的run,那么在run方法里面写:super.run();

    /**
         * print: thread running
         * */
        private Thread myThread = new Thread(myRun){
            @Override
            public void run() {
                ComUtil.print("thread running");
            }
        };
    

    2.3、使用Callable和Future接口创建线程。。。

    3、常用方法
    方法 含义
    sleep() 暂停阻塞等待一段时间,时间过了就继续。\color{red}{注意这个是不释放“锁”的 }
    wait() 也是阻塞和等待,但是需要notify来唤醒。\color{red}{wait是需要释放“锁”的 }
    join() 在一个线程中调用other.join(),将等待other执行完后才继续本线程
    notify()、notifyAll() 唤醒线程
    yield() 当前线程可转让cpu控制权,让别的就绪状态线程运行(切换),也会等待阻塞一段时间,但是时间不是由客户控制了
    interrupte() 打断线程,代替过时方法stop()
    setPriority() MIN_PRIORITY 最小优先级=1 , NORM_PRIORITY 默认优先级=5 ,MAX_PRIORITY 最大优先级=10

    \color{red}{sleep 和 wait差别}

    public void testSleepAndWait(){
            Thread t1 = new Thread(run1);
            t1.start();
            try {
                Thread.sleep(300);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
    
            Thread t2 = new Thread(run2);
            t2.start();
        }
    
        private Runnable run1 = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (ThreadTest.class){
                    ComUtil.print("run_1 ready and waiting...");
                    try {
                        //等待阻塞,等唤醒,如果不换型,就一直挂着
                        //然后释放锁,让给其他线程使用
                        ThreadTest.class.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    ComUtil.print("run_1 running...");
                    ComUtil.print("run_1 dead");
                }
            }
        };
    
        private Runnable run2 = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (ThreadTest.class){
                    ComUtil.print("run_2 ready");
                    ComUtil.print("run_2 running and sleep...");
                    //唤醒阻塞的线程,重新进入监视锁状态,并准备抢锁
                    ThreadTest.class.notify();
                    //不释放锁,仅仅睡一会,一会继续
                    //直到完成,锁才让给其他等待运行的线程
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    ComUtil.print("run_2 dead");
    
                }
            }
        };
    
    1、加入wait的唤醒,notify,运行结果如下
    
    run_1 ready and waiting...
    run_2 ready
    run_2 running and sleep...
    run_2 dead
    run_1 running...
    run_1 dead
    
    2、注释掉notify
    
    run_1 ready and waiting...
    run_2 ready
    run_2 running and sleep...
    run_2 dead
    

    四、线程安全

    1、一般说线程安全需要符合【原子性】和【可见性】和【顺序的】,那么使用多线程时候如果稍有不注意,很多操作就是非原子性的,会导致一些问题。

    EG:最常见的一个案例:同一个时间,银行三个柜台同时向一个账户存钱,因为线程间是不能互相传递数据的,这就导致操作同一个共享对象的内存在某个线程改变时候,在其他线程不会随时更新,就会导致一个问题。

    2、保证线程安全的常用方式
    方式 含义 原则
    lock 重量型(消耗内存较多),原子性,可见的,顺序:公平锁 、非顺序:非公平锁
    synchronized 同步的,互斥的 重量型(消耗内存较多),原子性,可见的
    volitail 易变的 轻量型(消耗内存较少),非原子性,可见的,主要针对共享变量,改变时候其他线程中也随时会改变,但依旧是非原子性的,不是任何场景适合使用
    共通部分代码
    //不同地方,几乎同一时间向同一个账户保存10,20,70,总共100元
        public void save(){
            new Thread(){
                @Override
                public void run() {
                    saveMoney(1,10,this.getName());
                }
            }.start();
    
            new Thread(){
                @Override
                public void run() {
                    saveMoney(2,20,this.getName());
                }
            }.start();
    
            new Thread(){
                @Override
                public void run() {
                    saveMoney(3,70,this.getName());
                }
            }.start();
    
            try {
                Thread.sleep(1000);
                ComUtil.print("最后账户="+mAcount);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
    1、Lock 锁:那个线程先抢到锁,其他线程调用到此方法时候休眠,直到这个线程释放锁,其他线程能继续运行此方法

    ReentrantLock 有机会再好好讲一下

    private Lock lock = new ReentrantLock();//注意这个地方
    private void saveMoney(int time,int money,String tName){
            lock.lock();
            try {
                Thread.sleep(100);
                mAcount += money;
                ComUtil.print("线程:"+tName+",第【"+time+"】次存钱,账户="+mAcount);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    
    结果:原子的,可见的,顺序:公平锁 、非顺序:非公平锁
    线程:Thread-1,第【1】次存钱,账户=10
    线程:Thread-2,第【2】次存钱,账户=30
    线程:Thread-3,第【3】次存钱,账户=100
    最后账户=100
    
    2、synchronized 同步的,互斥的: 1、同步代码块,非静态同步,同步当前实例 2、同步代码块,静态同步,同步类.class 3、还可以修饰方法
    private void saveMoney(int time,int money,String tName){
            synchronized (this){
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                mAcount += money;
                ComUtil.print("线程:"+tName+",第【"+time+"】次存钱,账户="+mAcount);
            }
    
        }
    
        private synchronized void saveMoney(int time,int money,String tName){
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                mAcount += money;
                ComUtil.print("线程:"+tName+",第【"+time+"】次存钱,账户="+mAcount);
    
        }
    
    结果:原子的,可见的,非顺序的
    线程:Thread-1,第【1】次存钱,账户=10
    线程:Thread-3,第【3】次存钱,账户=80
    线程:Thread-2,第【2】次存钱,账户=100
    最后账户=100
    
    3、volatile 易变的:他可以修饰共享变量,虽然符合【可见性】,但是依旧不是【原子性】,特别是线程中不能使用在对自身进行运算的操作上,但是他消耗内存较小,不会造成阻塞

    \color{red}{使用条件:1、对变量的写操作不依赖于当前值 2、该变量没有包含在具有其他变量的不变式中}
    \color{red}{不适合:x++ , x--等复合操作}

    相关文章

      网友评论

        本文标题:Java Thread线程使用、线程安全(一)

        本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/xebtnftx.html