Java并发
Java线程
线程的状态
新建（New）
创建后尚未启动。
可运行（Runnable）
可能正在运行，也可能正在等待CPU时间片
包含了操作系统线程状态中的Running和Ready
阻塞（Blocked）
等待获取一个排它锁，如果其他线程释放了锁就会结束此状态
无限期等待（Waiting）
等待其他线程显示地唤醒，否则不会分配CPU的时间片。
限期等待（Time Waiting）
无需等待其他线程显示地唤醒，在一定时间之后会被系统自动唤醒。
阻塞和等待有什么区别？
阻塞和等待的区别在于，阻塞是被动的，它是在等待获取一个排它锁。而等待是主动的，通过调用Thread.sleep()和Object.wait()登方法进入。
线程的创建方式
有三种使用线程的方法
-
实现Runnable接口。
-
实现Callable接口
-
继承Thread类
实现 Runnable 和 Callable 接口的类只能当做一个可以在线程中运行的任务，不是真正意义上的线程，因此最后还需要通过 Thread 来调用。可以说任务是通过线程驱动从而执行的。
实现Runnable接口
需要实现run()方法。
通过Thread调用start()方法来启动线程。
public class MyRunnable implements Runnable {
public void run() {
// ...
}
}
public static void main(String[] args) {
MyRunnable instance = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(instance);
thread.start();
}
实现Callable接口
与Runnable相比，Callable可以由返回值，返回值通过FutureTask进行封装
public class MyCallable implements Callable<Integer> {
public Integer call() {
return 123;
}
}
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
MyCallable mc = new MyCallable();
FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(mc);
Thread thread = new Thread(ft);
thread.start();
System.out.println(ft.get());
}
继承Thread类
同样也是需要实现 run() 方法，因为 Thread 类也实现了 Runable 接口。
当调用 start() 方法启动一个线程时，虚拟机会将该线程放入就绪队列中等待被调度，当一个线程被调度时会执行该线程的 run() 方法。
public class MyThread extends Thread {
public void run() {
// ...
}
}
public static void main(String[] args) {
MyThread mt = new MyThread();
mt.start();
}
实现接口VS继承Thread
实现接口会更好一些，因为:
-
Java不支持多重继承，因此继承Thread类就无法继承其他类，但是可以实现多个接口。
-
类可能只要求执行就行了，继承整个Thread类开销过大。
互斥同步
Synchronized与ReentrantLock
Java 提供了两种锁机制来控制多个线程对共享资源的互斥访问，第一个是 JVM 实现的 synchronized，而另一个是JDK 实现的 ReentrantLock。
Synchronized
同步一个代码块
public void func() {
synchronized (this) {
// ...
}
}
它只作用于同一个对象，如果调用两个对象上的同步代码块，就不会进行同步。
对于以下代码，使用 ExecutorService 执行了两个线程，由于调用的是同一个对象的同步代码块，因此这两个线程会进行同步，当一个线程进入同步语句块时，另一个线程就必须等待。
public class SynchronizedExample {
public void func1() {
synchronized (this) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.print(i + " ");
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
SynchronizedExample e1 = new SynchronizedExample();
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService.execute(() -> e1.func1());
executorService.execute(() -> e1.func1());
}
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
对于以下代码，两个线程调用了不同对象的同步代码块，因此这两个线程就不需要同步。从输出结果可以看出，两个线程交叉执行。
public static void main(String[] args) {
SynchronizedExample e1 = new SynchronizedExample();
SynchronizedExample e2 = new SynchronizedExample();
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService.execute(() -> e1.func1());
executorService.execute(() -> e2.func1());
}
0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9
同步一个方法
public synchronized void func () {
// ...
}
同步一个类
public void func() {
synchronized (SynchronizedExample.class) {
// ...
}
}
作用于整个类，也就是说两个线程调用同一个类的不同对象上的这种同步语句，也会进行同步
public class SynchronizedExample {
public void func2() {
synchronized (SynchronizedExample.class) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.print(i + " ");
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
SynchronizedExample e1 = new SynchronizedExample();
SynchronizedExample e2 = new SynchronizedExample();
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService.execute(() -> e1.func2());
executorService.execute(() -> e2.func2());
}
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
同步一个静态方法
public synchronized static void fun() {
// ...
}
作用于整个类
ReentrantLock
ReentrantLock 是 java.util.concurrent（J.U.C）包中的锁。
public class LockExample {
private Lock lock = new ReentrantLock();
public void func() {
lock.lock();
try {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.print(i + " ");
}
} finally {
lock.unlock(); // 确保释放锁，从而避免发生死锁。
}
}
}
public static void main(String[] args) {
LockExample lockExample = new LockExample();
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService.execute(() -> lockExample.func());
executorService.execute(() -> lockExample.func());
}
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
比较
synchronized是JVM实现的，而ReentrantLock是JDK实现的。
当持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情。ReentrantLock可中断，而synchronized不行。
除非需要使用ReentrantLock的高级功能，否则优先使用synchronized。这是因为synchronized是JVM实现的一种锁机制，JVM原生地支持它，而ReentrantLock不是所有的JDK版本都支持。并且使用synchronized不用担心没有释放锁而导致死锁问题，因为JVM会确保锁的释放。
Java集合类有哪些是线程安全的？
vector：就比arraylist多了个同步化机制（线程安全），因为效率较低，现在已经不太建议使用。在web应用中，特别是前台页面，往往效率（页面响应速度）是优先考虑的。
statck：堆栈类，先进后出
hashtable：就比hashmap多了个线程安全
enumeration：枚举，相当于迭代器
除了这些之外，其他的都是非线程安全的类和接口。
线程安全的类其方法是同步的，每次只能一个访问。是重量级对象，效率较低。
线程安全是指任何时刻都只有一个线程访问临界资源。线程安全 并不是说他的一系列操作是同步的 只是对于他执行某个方法的时候不允许别的线程去改变。针对一个类来说是不是线程安全就要看，多个线程在同时在运行，这些线程可能会同时执行某个方法。但是每次运行结果和单线程执行的结果一样，那么就可以说是线程安全的。
java.util.concurrent 包添加了多个新的线程安全集合类（ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList 和CopyOnWriteArraySet）这些类的目的是提供高性能、高度可伸缩性、线程安全的基本集合类型版本
通过同步的封装工厂（Collections.synchronizedMap()、synchronizedList() 和 synchronizedSet()），非线程安全集合均可表现为线程安全的