java并发编程基础

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本文是笔者阅读《java并发编程艺术》一书的笔记中的一部分,笔者将所有笔记已经整理成了一本gitbook电子书(还在完善中),阅读体验可能会好一些,像本文这样的长文是很难读下去的,可能会收藏,但是从来不看。若有需要可关注微信公众号大雄和你一起学编程并在后台回复我爱java领取(ps:没办法,希望尽快达到500粉丝,开个流量主看能不能赚点钱,所以出此下策,非常抱歉。实在不想关注又想看看这个笔记的朋友,可以看文末给出的链接。)

内容简介

本文比较长,主要介绍 线程的基本概念和意义、多线程程序开发需要注意的问题、创建线程的方式、线程同步、线程通信、线程的生命周期、原子类等内容。

这些内容基本都是来自《java并发编程艺术》一书,在此感谢,我是在微信读书免费看的,所以算是白嫖了。部分源码的解读是笔者自己从jdk源码扒下来的。

线程的定义与意义 线程的定义

是轻量级的进程,线程的创建和切换成本比进程低

同一进程中的多条线程将共享该进程中的全部系统资源,如虚拟地址空间,文件描述符和信号处理等等

是操作系统能够进行运算调度的最小单位

java程序至少有一个线程main,main线程由JVM创建

为什么要有多线程

可以充分利用多处理器核心

更快的响应时间,可以将数据一致性要求不强的工作交给别的线程做

更好的编程模型,例如可以使用生产者消费者模型进行解耦

并发编程需要注意的问题 上下文切换

cpu通过时间分片来执行任务,多个线程在cpu上争抢时间片执行,线程切换需要保存一些状态,再次切换回去需要恢复状态,此为上下文切换成本。

因此并不是线程越多越快,频繁的切换会损失性能

减少上下文切换的方法:

无锁并发编程:例如把一堆数据分为几块,交给不同线程执行,避免用锁

使用CAS:用自旋不用锁可以减少线程竞争切换,但是可能会更加耗cpu

使用最少的线程

使用协程:在一个线程里执行多个任务

死锁

死锁就是线程之间因争夺资源, 处理不当出现的相互等待现象

避免死锁的方法:

避免一个线程同时获取多个锁

避免一个线程在锁内同时占用多个资源,尽量保证每个锁只占用一个资源

尝试使用定时锁,lock.tryLock(timeout)

对于数据库锁,加锁和解锁必须在一个数据库连接里,否则会出现解锁失败的情况

资源限制

程序的执行需要资源,比如数据库连接、带宽,可能会由于资源的限制,多个线程并不是并发,而是串行,不仅无优势,反而带来不必要的上下文切换损耗

常见资源限制

硬件资源限制

带宽

磁盘读写速度

cpu处理速度

软件资源限制

数据库连接数

socket连接数

应对资源限制

集群化,增加资源

根据不同的资源限制调整程序的并发度,找到瓶颈,把瓶颈资源搞多一些,或者根据这个瓶颈调整线程数

创建线程的三种方式

废话不说,直接上代码

继承Thread类 // 继承Thread class MyThread extends Thread { // 重写run方法执行任务 @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { // 可以通过this拿到当前线程 System.out.println(this.getName()+"执行了"+i); } } } public class Demo_02_02_1_ThreadCreateWays { public static void main(String[] args) { // 先new出来,然后启动 MyThread myThread = new MyThread(); myThread.start(); for (int i = 0; i < 10; i++) { // 通过Thread的静态方法拿到当前线程 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行了"+i); } } } 实现Runnable // 实现Runnable接口 class MyThreadByRunnable implements Runnable { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { // 不能用this了 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行了" + i); } } } public class Demo_02_02_1_ThreadCreateWays { public static void main(String[] args) { // 实现Runnable接口的方式启动线程 Thread thread = new Thread(new MyThreadByRunnable()); thread.start(); for (int i = 0; i < 10; i++) { // 通过Thread的静态方法拿到当前线程 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行了" + i); } } }

因为Runnable是函数式接口,用lamba也可以

new Thread(() -> { System.out.println("Runnable是函数式接口, java8也可以使用lamba"); }).start(); 使用Callable和Future // 使用Callable class MyThreadByCallable implements Callable<Integer> { @Override public Integer call() throws Exception { int sum = 0; for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行了"+i); sum+=i; } return sum; } } public class Demo_02_02_1_ThreadCreateWays { public static void main(String[] args) { // 用FutureTask包一层 FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new MyThreadByCallable()); new Thread(futureTask).start(); try { // 调用futureTask的get能拿到返回的值 System.out.println(futureTask.get()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } } }

这是最复杂的一种方式,他可以有返回值,归纳一下步骤:

搞一个类实现Callable接口,重写call方法,在call执行任务

用FutureTask包装实现Callable接口类的实例

将FutureTask的实例作为Thread构造参数

调用FutureTask实例的get拿到返回值,调这一句会阻塞父线程

Callable也是函数式接口,所以也能用lamba

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