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  • 多线程学习三:Thread API,ThreadLocal,synchronized,volatile和Condition

    一.Thread API:

    setDefaultUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler eh) 

      首先要了解什么是Thread.UncaughtExceptionHandler,默认来说当线程出现未捕获的异常时,会中断并抛出异常,抛出后的动作只有简单的堆栈输出。如:

    复制代码
    public class ThreadTest{
        public static void main(String[] args) throws Exception{
            Thread t1=new Thread(new Runnable(){
                public void run(){
                    int a=1/0;
                }
            });
            t1.start();
        }
    }
    复制代码

      那么代码运行到int a=1/0;就会报错:

    Exception in thread "Thread-0" java.lang.ArithmeticException: / by zero
        at yiwangzhibujian.ThreadTest$1.run(ThreadTest.java:11)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

      这时候如果设置了Thread.UncaughtExceptionHandler,那么处理器会将异常进行捕获,捕获后就可以对其进行处理:

    复制代码
    public class ThreadTest{
        public static void main(String[] args) throws Exception{
            Thread t1=new Thread(new Runnable(){
                public void run(){
                    int a=1/0;
                }
            });
            t1.setUncaughtExceptionHandler(new UncaughtExceptionHandler(){
                @Override
                public void uncaughtException(Thread t,Throwable e){
                    System.out.println("线程:"+t.getName()+"出现异常,异常信息:"+e);
                }
            });
            t1.start();
        }
    }
    复制代码

      那么当线程抛出异常后就可以对其抓取并进行处理,最终结果如下:

    线程:Thread-0出现异常,异常信息:java.lang.ArithmeticException: / by zero

      如果自己写线程,那么完全可以在run方法内,将所有代码进行try catch,在catch里做相同的操作。UncaughtExceptionHandler的意义在于不对(或者不能对)原有线程进行修改的情况下,为其增加一个错误处理器。

    2.interrupt() 、interrupted() 、isInterrupted()作用:

    • 当线程正常运行时,中断属性设置为true,调用其isInterrupted()方法会返回true。
    • 当线程阻塞时(wait,join,sleep方法),会立即抛出InterruptedException异常,并将中断属性设置为false。此时再调用isInterrupted()会返回false。

      这样就由程序来决定当检测到中断属性为true时,怎么对线程中断进行处理。因此,代码可以改成:

    复制代码
    @Override
    public void run(){
        while(!Thread.currentThread().isInterrupted()){
            //执行某些任务
        }
    }
    ---------------------------------------------------------
    @Override
    public void run(){
        //耗时较长步骤1
        if(Thread.currentThread().isInterrupted()) return;
        //耗时较长步骤2
        if(Thread.currentThread().isInterrupted()) return;
        //耗时较长步骤3
    }

    3.stop()、suspend()、resume()为什么不建议使用:

      stop方法会立即中断线程,虽然会释放持有的锁,但是线程的运行到哪是未知的,假如在具有上下文语义的位置中断了,那么将会导致信息出现错误,比如:

    复制代码
    @Override
    public void run(){
        try{
            //处理资源并插入数据库
        }catch(Exception e){
            //出现异常回滚
        }
    }
    复制代码

      如果在调用stop时,代码运行到捕获异常需要回滚的地方,那么将会因为没有回滚,保存了错误的信息。

      而suspend会将当前线程挂起,但是并不会释放所持有的资源,如果恢复线程在调用resume也需要那个资源,那么就会形成死锁。当然可以通过你精湛的编程来避免死锁,但是这个方法具有固有的死锁倾向。所以不建议使用。其他暂停方法为什么可用:

    • wait方法会释放锁,所以不会有死锁问题
    • sleep方法虽然不释放锁,但是它不需要唤醒,在使用的时候已经指定想要的睡眠时间了。

    二、线程安全基本知识:

      首先应该记住以下基本点,先背下来也无妨:

    • 同一时间一个锁只能被一个线程持有
    • 调用对象的wait()和notify()前必须持有它
    • wait()和notify()必须和synchronized一起使用

    三.ThreadLocal详解

    ThreadLocal这个对象就是为多线程而生的,没有了多线程ThreadLocal就没有存在的必要了。可以将任何你想在每个线程独享的对象放置其中,并在任何时候取出来。

    使用ThreadLocal不会导致内存泄漏。

    public class ThreadLocalUse{
        //创建一个静态的ThreadLocal对象,当做仓库,存储每个线程自己的资源
        //此处用Object来代替,可以使连接Connection
        private static ThreadLocal<Object> store=new ThreadLocal<Object>();
        
        //当每个线程要获取一个线程资源的时候,调用get方法
        public Object get(){
            //首先去仓库中去寻找
            Object obj=store.get();
            //如果不存在那就创建一个给线程,并把创建的放到仓库中
            if(obj==null){
                obj=new Object();
                set(obj);
            }
            return obj;
        }
        
        //想将线程资源放到仓库调用set方法,
        public void set(Object obj){
            store.set(obj);
        }
    }

    对比ThreadLocal和synchronized同步机制:

      很多人都会对这两个对象进行比对,我也谈一下我自己的想法。

      使用synchronized是为了将多条语句进行原子化操作,比说对于递增操作i++,任意一个线程在执行代码时都要保证别的线程不能执行这个代码,否则就会产生脏数据,使用synchronized可以避免这一点。

      而使用ThreadLocal就是给每个线程存储对象用的。既然每个线程使用了自己的对象,没有了竞争就不会出现多线程相关的问题。

    四:线程锁synchronized和Lock和volatile和Condition :

    多线程怎么防止竞争资源,即防止对同一资源进行并发操作,那就是使用加锁机制。这是Java并发编程中必须要理解的一个知识点。其实使用起来还是比较简单,但是一定要理解。

      有几个概念一定要牢记:

    • 加锁必须要有锁
    • 执行完后必须要释放锁
    • 同一时间、同一个锁,只能有一个线程执行

    synchronized : 特点是自动释放锁作用在方法时自动获取锁,任意对象都可做为锁,它是最常用的加锁机制,锁定几行代码。

            当一个线程获取到锁的时候,其它线程只能等待这个线程释放锁。(执行完代码释放,或者程序发生异常释放);如果被阻塞了,没有释放锁,其它线程就会一直等待,浪费资源。

            如下:

    //--------同步方法1
    public synchronized void test(){
        //一段代码
    }
    //--------同步方法2,锁某个对象
    private Object lock=new Object();
    public void test2(){
        synchronized(lock){
            
        }
    }
    • 作用于普通方法获得当前对象锁,等价于synchronized(this)
    • 作用于静态方法获得类锁,等价于synchronized(类.class)
     

    Lock : 的特点是,必须自己创建锁(锁类型已经指定为Lock的实现类,不能使用其它对象),必须自己释放锁。代码结构如下:

    Lock lc = new Lock(); 
    lc.lock();
    try {
        // 执行代码
    } finally {
        lc.unlock();
    }
    //注意一定要在finally中释放锁,保证即便抛出异常也可以释放。

    volatile和synchronized的区别:

    • volatile关键字解决的是变量在多个线程之间的可见性(对于用volatile修饰的变量,JVM虚拟机只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的);而sychronized关键字解决的是多个线程之间访问共享资源的同步性。 
    • volatile仅能使用在变量级别;synchronized则可以使用在变量、方法、和类级别的;
    • volatile仅能实现变量的修改可见性,不能保证原子性;而synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性
    • volatile不会造成线程的阻塞;synchronized可能会造成线程的阻塞。
    • volatile修饰变量适合于一写多读的并发场景,而多写场景一定会产生线程安全问题(因此使用volatile而不是synchronized的唯一安全情况是类中只有一个可变的域)。
    • 因为所有的操作都需要同步给内存变量,所以volatile一定会使线程的执行速度变慢。

    synchronized和lock区别:

    1)Lock是一个接口,而synchronized是Java中的关键字,synchronized是内置的语言实现;

    2)synchronized在发生异常时,会自动释放线程占有的锁,因此不会导致死锁现象发生;而Lock在发生异常时,如果没有主动通过unLock()去释放锁,则很可能造成死锁现象,因此使用Lock时需要在finally块中释放锁;

    3)Lock可以让等待锁的线程响应中断,而synchronized却不行,使用synchronized时,等待的线程会一直等待下去,不能够响应中断;

    4)通过Lock可以知道有没有成功获取锁,而synchronized却无法办到。

    5)Lock可以提高多个线程进行读操作的效率(读写锁)。

      在性能上来说,如果竞争资源不激烈,两者的性能是差不多的,而当竞争资源非常激烈时(即有大量线程同时竞争),此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说,在具体使用时要根据适当情况选择。 

    Condition在前面并发一章已经介绍过,有兴趣的童鞋可以去看一看。https://www.cnblogs.com/2019lgg/p/11319656.html

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