清明花了几天总结了多线程的知识点

前言

只有光头才能变强。

文本已收录至个人GitHub精选文章，欢迎Star：https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y

在上周总结了一篇「工做中经常使用到的Java集合类」，反响还不错。这周来写写Java另外一个重要的知识点：「多线程」

多线程你们在初学的时候，对这个知识点应该有很多的疑惑的。我认为主要缘由有两个：

• 多线程在初学的时候不太好学，而且通常写项目的时候也不多用得上（至少在初学阶段时写的项目基本不须要本身建立线程）。
• 多线程的知识点在面试常常考，多线程所涉及的知识点很是多，难度也不低。

这就会给人带来一种感受「这破玩意涉及的东西是真的广，平时也不怎么用，怎么面试就恰恰爱问这个鬼东西」

很少BB，我要开始了。

为何使用多线程？

首先，咱们要明确的是「为何要使用多线程」，可能有人会认为「使用多线程就是为了加快程序运行的速度啊」。若是你是这样回答了，那面试官可能会问你「那多线程是怎么加快程序运行速度的？」

于个人理解：使用多线程最主要的缘由是提升系统的资源利用率。

如今CPU基本都是多核的，若是你只用单线程，那就是只用到了一个核心，其余的核心就至关于空闲在那里了。

厕所的坑位有5个，若是只用一个坑位，那不是很亏？好比如今我有5我的要上厕所。

在单线程的时候：进去一我的解决要10分钟，而后后面的人都得等一个坑位。那总的时间就要花费50分钟。

在多线程的时候，进去一我的要解决10分钟，而后后面的人发现还有别的坑位，就去别的坑位了，不是傻瓜地等一个坑位。

咱们能够把「等坑位」看做是IO操做，众所周知IO操做相对于CPU而言是很是慢的，CPU等待IO那段时间是空闲的。若是咱们须要作相似IO这种慢的操做，能够开多个线程出来，尽可能不要让CPU空闲下来，提升系统的资源利用率。

说白了，咱们就是在「压榨」CPU的资源。原本就有的资源，若是有须要，咱们就应当好好利用。

多线程不是银弹，并非说线程越多，咱们的资源利用效率就越好。执行IO操做咱们线程能够适当多一点，由于不少时候CPU是相对空闲的。若是是计算型的操做，原本CPU就不空闲了，还开不少的线程就不对了（有多线程就会有线程切换的问题，线程切换都是须要耗费资源的）

多线程离咱们远吗？

多线程其实离咱们很近，只是不少时候咱们感知不到它的存在而已。

Tomcat我相信每一个Java后端的同窗都认识它，它就是以多线程去响应请求的，咱们能够在server.xml中配置链接池的配置，好比：

<Connector port="8080" maxThreads="350" maxHttpHeaderSize="8192" minSpareThreads="45" maxPostSize="512000" protocol="HTTP/1.1" enableLookups="false" redirectPort="8443" acceptCount="200" keepAliveTimeout="15000" maxKeepAliveRequests="-1" maxConnections="25000" connectionTimeout="15000" disableUploadTimeout="false" useBodyEncodingForURI="true" URIEncoding="UTF-8" />

Tomcat处理每个请求都会从线程链接池里边用一个线程去处理，这显然是多线程的操做。而后这个请求线程顺藤摸瓜到了咱们的Servlet，执行对应的service()方法。

而咱们的service方法是无状态的，多个线程请求service方法，每每都没有操做共享变量，不操做共享变量就不会有线程安全问题。

上面只是用了Servlet举例，咱们经常使用的SpringMVC其实也是同样的（毕竟底层仍是Servlet）。

还有咱们在链接数据库的时候，也会用对应的链接池（Druid、C3P0、DBCP等），好比常见的Druid配置：

<bean id="dataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource" init-method="init" destroy-method="close"> 
     <property name="url" value="${jdbc_url}" />
     <property name="username" value="${jdbc_user}" />
     <property name="password" value="${jdbc_password}" />

     <property name="filters" value="stat" />

     <property name="maxActive" value="20" />
     <property name="initialSize" value="1" />
     <property name="maxWait" value="60000" />
     <property name="minIdle" value="1" />

     <property name="timeBetweenEvictionRunsMillis" value="60000" />
     <property name="minEvictableIdleTimeMillis" value="300000" />

     <property name="testWhileIdle" value="true" />
     <property name="testOnBorrow" value="false" />
     <property name="testOnReturn" value="false" />

     <property name="poolPreparedStatements" value="true" />
     <property name="maxOpenPreparedStatements" value="20" />

     <property name="asyncInit" value="true" />
 </bean>

我想说的是：咱们平常开发的程序几乎都是多线程模式的，只是绝大多数时候咱们没感知到而已。不少时候都是框架帮咱们屏蔽掉了。

多线程知识重要吗？

从上面总结下来，咱们能够发现：咱们平常「关于多线程的代码」写得很少，可是咱们写的程序代码的的确确是在多线程的环境下跑的。

若是咱们不懂多线程知识，很直接的一个现实：

从文章最开头的思惟导图，咱们能够发现多线程的知识点仍是不少的，咱们起码得知道：

• 线程和进程的区别
• Thead类的常见方法
• 能够用什么手段来解决线程安全性问题
• Synchronized和Lock锁的区别
• 什么是AQS、ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock锁
• JDK自带的线程池有哪几个，线程池的构造方法重要的参数
• 什么是死锁，怎么避免死锁
• CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore是什么？
• Atomic包下的常见子类，什么是CAS，CAS会有什么问题
• ThreadLocal是什么？
• .....//

虽然在工做中未必会所有用得上，但若是项目真的用到了，咱们若是学过了可能就能够很快地理解当时为何要这样设计（我以为去挖掘过程仍是挺有意思的）。

「我可能不用，但你必需要有」

这个道理也很容易懂：「我买电脑的时候，虽然我是木耳听不出什么音质出来，但你音质就是得好」。企业招人的时候也同样「你在工做的时候未必要写，但你必需要会」

至少在我看来，从求职的角度触发，多线程是很重要的。以前我还整理过在我当时校招常常被问到的多线程面试题目：

1. 多线程了解多少啊？使用多线程会有什么问题？你是怎么理解“线程安全”的？
2. 若是我如今想要某个操做等待线程结束以后才执行，有什么方法能够实现？为何要用CountDownLatch？CountDownLatch的底层是什么？(引出AQS)
3. synchronized关键字来讲一下，它的用途是什么？synchronized底层的原理是什么？
4. 线程安全的容器有哪些？(着重于ConcurrentHashMap、CopyWriteOnArrayList与其余非线程安全容器的区别以及它们的具体实现)
5. ThreadLocal你了解过吗？主要是用来干什么的？具体的源码实现原理来讲一下吧
6. 产生死锁的条件是什么？咱们能够如何避免死锁？(可延伸到操做系统层面上的死锁)
7. synchronized锁和ReentrantLock锁有什么区别呀？
8. 线程池你应该也看过吧，来讲说为何要用线程池。JDK默认实现了几个线程池，分别有xxx(天然地ThreadPoolExecutor构造函数的经常使用几个参数你也得一块儿说出来)
9. ...

我在工做中用到的线程知识有哪些

原本是打算这篇文章主旋律就写这块的，而后我翻了一下本身维护的系统，用到的线程的地方还真的不是不少...

我就拿我如今的系统用到线程相关知识的几个例子吧。

线程池

我这边有个调度系统，运营设置了对应的时间，该任务就去执行，执行的内容大体就是去读HDFS文件，而后将数据组装，再传递到下游。

任务触发了之后，咱们直接将这个任务交给一个线程池去处理，交由线程池后就直接返回SUCCESS。

这样作的好处是什么？若是多个任务同时触发，那可能某些任务执行时间过长，请求可能会被阻塞住，而咱们若是放在线程池中能够提升系统的吞吐量。

使用线程池的时候，每每咱们的调用方都不须要考虑请求是否立马处理成功。假设线程池在处理任务的时候由于某些缘由失败了，咱们能够走报警机制（用邮件/短信等渠道去提醒请求方便可）。

不知道你们学过消息队列了没有，咱们经常说消息队列是异步的，不少时候调用方的请求咱们丢到消息队列里边，就告诉调用方咱们这条请求处理成功了。实际上，这个请求可能还交由下游的多个系统去处理，下游的系统可能也是异步的.....

在使用线程池的时候，不少时候咱们也是把他当作异步来使（WebFlux实际上也是将请求丢到线程池嘛)，只要咱们的系统之间交互不是强一致性的，又但愿提升系统的吞吐量，咱们就能够考虑使用线程池。

轮询

有的时候，咱们须要有一个线程去轮询处理某些任务。

好比，个人系统会有发短信的功能，我调用渠道商的下发接口的后，我须要拿到短信的回执信息，因而我就须要去调用渠道商的回执接口。

此时最简单的作法就是开一个线程，不断的轮询渠道商的回执接口（咱们设定轮询的间隔时间便可）

Thread thread = new Thread(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
    while (true) {
      try {
        // 间隔一段时间轮询一次                                           
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(period);

        // 调用接口
        String result = http.post();

        // 获得result后进行处理(好比将结果插入到数据库)
        smsDao.insert(result);
      }
    }
  });
thread.start();

或者有的时候，咱们把任务放到内存阻塞队列或者Redis，也是经过一个线程轮询去取「队列」的数据。

借助juc包实现线程安全

juc其实就是java.util.concurrent包

咱们在使用线程的时候，或者在平常开发的时候，都是得考虑咱们如今使用的场景是不是线程安全的。

若是不是线程安全的，咱们能够作什么东西来使咱们的程序变得线程安全。

• 若是是集合，咱们能够考虑一下juc包下的集合类。
• 若是是数值/对象，咱们能够考虑一下atomic包下的类。
• 若是是涉及到线程的重复利用，咱们能够考虑一下是否要用线程池。
• 若是涉及到对线程的控制（好比一次能使用多少个线程，当前线程触发的条件是否依赖其余线程的结果），咱们能够考虑CountDownLatch/Semaphore等等
• 若是synchronized没法知足你，咱们能够考虑lock包下的类

放干货

如今已经工做有一段时间了，为何还来写多线程呢，缘由有如下几个：

• 我是一个对排版有追求的人，若是早期关注个人同窗可能会发现，个人GitHub、文章导航的read.me会常常更换。如今的GitHub导航也不合我心意了（太长了），而且早期的文章，说实话排版也不太行，我决定从新搞一波。
• 个人文章会分发好几个平台，但文章发完了可能就没人看了，而且图床极可能由于平台的防盗链就挂掉了。又由于有不少的读者问我：”你能不能把你的文章转成PDF啊？“
• 我写过不少系列级的文章，这些文章就几乎不会有太大的改动了，就很是适合把它们给”持久化“。

基于上面的缘由，我决定把个人系列文章汇总成一个PDF/HTML/WORD文档。说实话，打造这么一个文档花了我很多的时间。为了防止白嫖，关注个人公众号回复「888」便可获取。

PDF的内容很是很是长，干货很是很是的硬，有兴趣的同窗能够浏览一波。共有「129」页

文档的内容均为手打，有任何的不懂均可以直接来问我（公众号有个人联系方式）。

涵盖Java后端全部知识点的开源项目（已有6 K star）：https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y

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