Java多线程学习笔记

做者：Grey

原文地址：Java多线程学习笔记

源码: Github

什么是程序，进程和线程？

• 程序是计算机的可执行文件
• 进程是计算机资源分配的基本单位
• 线程是资源调度执行的基本单位
  • 一个程序里面不一样的执行路径
  • 多个线程共享进程中的资源

线程和进程的关系

线程就是轻量级进程，是程序执行的最小单位。

多进程的方式也能够实现并发，为何咱们要使用多线程？

1. 共享资源在线程间的通讯比较容易。
2. 线程开销更小。

进程和线程的区别？

• 进程是一个独立的运行环境，而线程是在进程中执行的一个任务。他们两个本质的区别是是否单独占有内存地址空间及其它系统资源（好比I/O）。
• 进程单独占有必定的内存地址空间，因此进程间存在内存隔离，数据是分开的，数据共享复杂可是同步简单，各个进程之间互不干扰；而线程共享所属进程占有的内存地址空间和资源，数据共享简单，可是同步复杂。
• 进程单独占有必定的内存地址空间，一个进程出现问题不会影响其余进程，不影响主程序的稳定性，可靠性高；一个线程崩溃可能影响整个程序的稳定性，可靠性较低。
• 进程单独占有必定的内存地址空间，进程的建立和销毁不只须要保存寄存器和栈信息，还须要资源的分配回收以及页调度，开销较大；线程只须要保存寄存器和栈信息，开销较小。
• 进程是操做系统进行资源分配的基本单位，而线程是操做系统进行调度的基本单位，即CPU分配时间的单位。

什么是线程切换？

从底层角度上看，CPU主要由以下三部分组成，分别是：

• ALU: 计算单元
• Registers: 寄存器组
• PC：存储到底执行到哪条指令

T1线程在执行的时候，将T1线程的指令放在PC，数据放在Registers，假设此时要切换成T2线程，T1线程的指令和数据放cache，而后把T2线程的指令放PC，数据放Registers，执行T2线程便可。

以上的整个过程是经过操做系统来调度的，且线程的调度是要消耗资源的，因此，线程不是设置越多越好。

单核CPU设定多线程是否有意义？

有意义，由于线程的操做中可能有不消耗CPU的操做，好比：等待网络的传输，或者线程sleep，此时就可让出CPU去执行其余线程。能够充分利用CPU资源。

• CPU密集型
• IO密集型

线程数量是否是设置的越大越好？

不是，由于线程切换要消耗资源。

示例：
单线程和多线程来累加1亿个数。-> CountSum.java

工做线程数（线程池中线程数量）设多少合适？

• 和CPU的核数有关

• 最好是经过压测来评估。经过profiler性能分析工具jProfiler，或者Arthas

• 公式

N = Ncpu * Ucpu * (1 + W/C)

其中：

• Ncpu是处理器的核的数目，能够经过Runtime.getRuntime().availableProcessors() 获得

• Ucpu是指望的CPU利用率（该值应该介于0和1之间）

• W/C是等待时间和计算时间的比率。

Java中建立线程的方式

1. 继承Thread类，重写run方法
2. 实现Runnable接口，实现run方法，这比方式1更好，由于一个类实现了Runnable之后，还能够继承其余类
3. 使用lambda表达式
4. 经过线程池建立
5. 经过Callable/Future建立（须要返回值的时候）

具体示例可见：HelloThread.java

线程状态

• NEW

线程刚刚建立，尚未启动
即：刚刚New Thread的时候，尚未调用start方法时候，就是这个状态

• RUNNABLE

可运行状态，由线程调度器能够安排执行，包括如下两种状况：

• READY
• RUNNING

READY和RUNNING经过yield来切换

• WAITING

等待被唤醒

• TIMED_WAITING

隔一段时间后自动唤醒

• BLOCKED

被阻塞，正在等待锁
只有在synchronized的时候在会进入BLOCKED状态

• TERMINATED

线程执行完毕后，是这个状态

线程状态切换

interrupt

• interrupt()

打断某个线程(设置标志位)

• isInterrupted()

查询某线程是否被打断过(查询标志位)

• static interrrupted

查询当前线程是否被打断过，并重置打断标志位

示例代码：ThreadInterrupt.java

如何结束一个线程

不推荐的方式

• stop方法
• suspend/resume方法

以上两种方式都不建议使用, 由于会产生数据不一致的问题，由于会释放全部的锁。

优雅的方式

若是不依赖循环的具体次数或者中间状态, 能够经过设置标志位的方式来控制

public class ThreadFinished {
    private static volatile boolean flag = true;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        // 推荐方式:设置标志位
        Thread t3 = new Thread(() -> {
            long i = 0L;
            while (flag) {
                i++;
            }
            System.out.println("count sum i = " + i);
        });
        t3.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        flag = false;
    }
}

若是要依赖循环的具体次数或者中间状态, 则能够用interrupt方式

public class ThreadFinished {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 推荐方式:使用interrupt
        Thread t4 = new Thread(() -> {
            while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {

            }
            System.out.println("t4 end");
        });
        t4.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        t4.interrupt();
    }
}

示例代码: ThreadFinished.java

参考资料

多线程与高并发-马士兵

实战Java高并发程序设计(第2版)

深刻浅出Java多线程

Java并发编程实战