Java多线程知识总结

悠悠 2022-12-19 13:15 178阅读 0赞

# **多线程知识总结** #

在日常开发过程中，作为一个需要经常编写代码的码农，多线程的知识在开始进入编程工作时，或许多线程的知识并不必要，可当深入代码的海洋，总是会遇到一些使用场景，传统的**单线程编程**无法应对，此时就需要采用多线程技术处理复杂的应用场景，进而获得更好的用户体验。

另外，在因特网上下载一个文件时，多会提示如下的内容：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

延迟下载，可以理解为，**快速响应，延迟下载**。本质上就是多线程的一种下载。

在bm审查期间，和同事合作，抽空优化了同事开发的考勤项目，通过代码重构手法以及多线程的使用，程序的运行耗时从一分钟多降低到了2秒钟，强有力的保障了用户的体验，而且使得页面超时问题不再出现。在这个过程中，还是要多感谢自己的工作经验，其中有两个较为显著的地方：

1.  **代码重构手法**，用以理解代码的组织，通过调整结构使得关键耗时节点得以明晰
2.  **多线程**机制的使用，关键是找到多线程机制的使用地方，在处理考勤业务时核心时处理多个电子表格并行处理，并且将处理每个电子表格中的一条记录也并行，通过两处并行将处理速度优化了很多倍，也增**加对多CPU的利用率**。
3.  **Lambda并行处理**，之前一直在同事中宣贯Lambda的用法，甚至有点滥用的迹象，但没有办法，为了推广必须矫枉过正。另外一个较为关键的是就是Lambda并行流处理，这使得Java的多线程触发更加灵活方便，一两行代码的变化就能使程序的变化非常的显著。真正实现了**四两拨千斤**的作用。

也正是体会到了多线程的强大，因此自己在bm审查期间花了两天的时间，认真的总结了多线程的概念，通过阅读\*\*《Java 疯狂讲义》\*\*深入的理解多线程的方方面面，通过阅读的过程，自己对于多线程的认识和理解确实到了一个新的高度。本文就是基于在阅读时整理的XMind，梳理成文。以期能对多线程有帮助的程序员有所帮助。

# 线程概述 #

在线程概述中，较为重要的是理解线程和进程的概念以及理解上的区别。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

## 进程 ##

其实理解起来也并不复杂，进程的概念是相对宏观的，进程可以理解成QQ和微信。当我们在日常工作生活中，QQ和微信两个程序时互不干扰的，这是两个进程，而不是两个线程。但在QQ程序内部，却有可能存在多个线程，比如一个线程和某个人聊天，另外一个线程则是批量下载QQ中的图片。

*  操作系统的多任务就是多进程。
 *  一个进程可以拥有多个线程。
 *  操作系统创建一个进程时，必须为该进程分配独立的内存空间，并分配大量的相关资源。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

## 线程 ##

*  单线程程序： 只有一个顺序的执行流，在Java世界中，该线程为main函数所在的线程
 *  多线程的程序：可以包括多个顺序执行流，多个顺序执行流之间互不干扰。**每个顺序执行流就是一个线程**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

线程的优点如下所示：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

# 线程的创建和启动 #

线程的创建和启动，指的是在Java的世界里，如何通过编程实现一个线程的创建，并启动该线程实现具体的业务。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

## Thread ##

Java 提供了编写一个类来**继承Thread**,然后覆写run方法，然后调用start方法来启动线程。这时这个类就会以另一个线程的方式来运行run方法里面的代码。另一种是编写一个类来实现Runnable接口，然后实现接口方法`run`，然后创造一个Thread对象，把实现了Runnable接口的类当做构造参数，传入Thread对象，最后该Thread对象调用start方法。  
 这里的start方法是一个有**启动功能**的方法，**该方法内部回调run方法**。所以，只有调用了start方法才会启动另一个线程，直接调用run方法，还是在同一个线程中执行run，而不是在另一个线程执行run  
此外，**start方法只是告诉虚拟机，该线程可以启动了**，也就说该线程在就绪的状态，但不代表调用start就立即运行了，这要等待JVM来决定什么时候执行这个线程。也就是说，如果有两个线程A,B ，A先调用start，B后调用start，不代表A线程先运行，B线程后运行。这都是由JVM决定了，可以认为是随机启动。

public class ExampleThread extends Thread { 
        @Override
        public void run() { 
            super.run();
            System.out.println("这是一个继承自Thread的ExampleThread");
        }
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

## Runnable ##

另一种，实现了Runnable接口

public class ExampleRunable  implements Runnable{ 
    
        public void run() { 
            System.out.println("这是实现Runnable接口的类");
        }
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

package java.lang;
 
 /** * The <code>Runnable</code> interface should be implemented by any * class whose instances are intended to be executed by a thread. The * class must define a method of no arguments called <code>run</code>. * * This interface is designed to provide a common protocol for objects that * wish to execute code while they are active. For example, * <code>Runnable</code> is implemented by class <code>Thread</code>. * Being active simply means that a thread has been started and has not * yet been stopped. * * In addition, <code>Runnable</code> provides the means for a class to be * active while not subclassing <code>Thread</code>. A class that implements * <code>Runnable</code> can run without subclassing <code>Thread</code> * by instantiating a <code>Thread</code> instance and passing itself in * as the target. In most cases, the <code>Runnable</code> interface should * be used if you are only planning to override the <code>run()</code> * method and no other <code>Thread</code> methods. * This is important because classes should not be subclassed * unless the programmer intends on modifying or enhancing the fundamental * behavior of the class. * * @author Arthur van Hoff * @see java.lang.Thread * @see java.util.concurrent.Callable * @since JDK1.0 */
 @FunctionalInterface
 public interface Runnable { 
 /** * When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used * to create a thread, starting the thread causes the object's * <code>run</code> method to be called in that separately executing * thread. * * The general contract of the method <code>run</code> is that it may * take any action whatsoever. * * @see java.lang.Thread#run() */
 public abstract void run();
 }

从上述类定义可以看出，Runnable类注解了函数式接口，因此可以通过Lambda的格式来实现Runnable。这也是当前较为常用的实现方式。

[你不知道的Runnable接口，深度解析Runnable接口][Runnable_Runnable]

[JDK8中Lambda深入理解和Stream实践][JDK8_Lambda_Stream]

可以通过上文深入理解Lambda来实现Runnable，语法很凝练，也很方便。

> 另一个重要的好处就是，因为Runnable是一个接口，在自定义类实现该接口的同时，仍然可以继承其他类，而不像Thread类，由于Java的单继承，是无法继承其他的类

## Callable和Future ##

当实现Callable接口之后，要重写接口中的call方法，call方法中的代码作为线程执行体，此时的call方法可以有返回值。

Callable接口是Java5中新增的接口，不是Runnable接口的子接口，所以Callable对象不能直接作为Thread对象的Target，于是Java5中提供了Future接口来代表Callable接口里call方法的返回值，并为Future接口提供了一个FutureTask实现类，它实现了Future接口和Runnable接口，可以作为Thread类的Target。所以在创建Callable

接口实现类之后，要用FutureTask来包装Callable对象（实现手动装箱）。然后用FutureTask对象作为Target。

package java.util.concurrent;
 
 /** * A task that returns a result and may throw an exception. * Implementors define a single method with no arguments called * {@code call}. * * The {@code Callable} interface is similar to {@link * java.lang.Runnable}, in that both are designed for classes whose * instances are potentially executed by another thread. A * {@code Runnable}, however, does not return a result and cannot * throw a checked exception. * * The {@link Executors} class contains utility methods to * convert from other common forms to {@code Callable} classes. * * @see Executor * @since 1.5 * @author Doug Lea * @param <V> the result type of method {@code call} */
 @FunctionalInterface
 public interface Callable<V> { 
 /** * Computes a result, or throws an exception if unable to do so. * * @return computed result * @throws Exception if unable to compute a result */
 V call() throws Exception;
 }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]

[Java多线程的三种实现方式（重点看Collable接口实现方式）][Java_Collable]

## 对比 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 9][]

# 线程的生命周期 #

## 线程状态 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 10][]

## 线程转换图 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 11][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 12][]

## IllegalThreadStateException ##

在多线程编程中常见的异常，常见发生的时机为如下图所示：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 13][]

# 控制线程 #

控制线程的主要内容如下图所示：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 14][]

## join ##

> join() 的作用：让“主线程”等待“子线程”结束之后才能继续运行。

// 主线程
    public class Father extends Thread { 
        public void run() { 
            Son s = new Son();
            s.start();
            s.join();
            ...
        }
    }
    // 子线程
    public class Son extends Thread { 
        public void run() { 
            ...
        }
    }

> 上面的有两个类Father(主线程类)和Son(子线程类)。因为Son是在Father中创建并启动的，所以，Father是主线程类，Son是子线程类。  
> 在Father主线程中，通过new Son()新建“子线程s”。接着通过s.start()启动“子线程s”，并且调用s.join()。在调用s.join()之后，Father主线程会一直等待，直到“子线程s”运行完毕；在“子线程s”运行完毕之后，Father主线程才能接着运行。 这也就是我们所说的“join()的作用，是让主线程会等待子线程结束之后才能继续运行”！

[Java多线程系列–“基础篇”08之 join()][Java_08_ join]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 15][]

## 后台线程 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 16][]

## 线程睡眠 ##

由于sleep()方法是Thread类的方法，因此它**不能改变对象的锁**。所以当在一个Synchronized方法中调用sleep（）时，线程虽然休眠了，但是对象的机锁没有被释放，其他线程仍然无法访问这个对象。而wait()方法则会在线程休眠的同时释放掉机锁，其他线程可以访问该对象。

wait()方法和notify()方法：当一个线程执行到wait()方法时(线程休眠且释放机锁)，它就进入到一个和该对象相关的等待池中，同时失去了对象的机锁。当它被一个notify()方法唤醒时，等待池中的线程就被放到了锁池中。该线程从锁池中获得机锁，然后回到wait()前的中断现场。

yield()方法是停止当前线程，让同等优先权的线程运行。如果没有同等优先权的线程，那么Yield()方法将不会起作用。 join()方法使当前线程停下来等待，直至另一个调用join方法的线程终止。线程的在被激活后不一定马上就运行，而是进入到可运行线程的队列中。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 17][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 18][]

## 改变线程优先级 ##

我们可以设置线程的优先级来让CPU尽可能的将执行的资源给优先级高的线程。Java设置了1-10这10个优先级，又有三个静态变量来提供三个优先级：

/** * The minimum priority that a thread can have. */
        public final static int MIN_PRIORITY = 1;
    
       /** * The default priority that is assigned to a thread. */
        public final static int NORM_PRIORITY = 5;
    
        /** * The maximum priority that a thread can have. */
        public final static int MAX_PRIORITY = 10;

我们可以通过setPriority来设置线程的优先级，可以直接传入上诉三个静态变量，也可以直接传入1-10的数字。设置后线程就会有不同的优先级。如果我们不设置优先级，会是什么情况？  
线程的优先级是有继承的特性，如果我们在A线程中启动了B线程，则AB具有相同的优先级。一般我们在main线程中启动线程，就和main线程有一致的优先级。main线程的优先级默认是5。

下面说一下优先级的一些规则：

> 1.  优先级高的线程一般会比优先级低的线程获得更多的CPU资源，但是不代表优先级高的任务一定先于优先级低的任务先执行完。因为不同优先级的线程中run方法内容可能不一样。
> 2.  优先级高的线程一定会比优先级低的线程执行的快。如果两个线程是一样的run方法，但是优先级不一样，确实优先级高的线程先执行完。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 19][]

# 线程同步 #

线程同步大抵上是线程最核心也是最重要的方面了。

因为当我们有多个线程要同时访问一个变量或对象时，如果这些线程中既有读又有写操作时，就会导致变量值或对象的状态出现混乱，从而导致程序异常。举个例子，如果一个银行账户同时被两个线程操作，一个取100块，一个存钱100块。假设账户原本有0块，如果取钱线程和存钱线程同时发生，会出现什么结果呢？取钱不成功，账户余额是100.取钱成功了，账户余额是0.那到底是哪个呢？很难说清楚。因此多线程同步就是要解决这个问题。

[\[java\]线程–同步代码块][java]

[Java 多线程同步的五种方法][Java]

线程同步的基本内容如下图所示：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 20][]

## 线程安全问题 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 21][]

## 同步代码块 ##

如果同步方法是需要执行一个很长时间的任务，那么多线程在排队处理同步方法时就会等待很久，但是一个方法中，**其实并不是所有的代码都需要同步处理的**，只有可**能会发生线程不安全的代码才需要同步**。这时，可以采用`synchronized`来修饰语句块让关键的代码进行同步。用`synchronized`修饰同步块，其格式如下：

synchronized(对象){ 
    	//语句块
    }

这里的对象，可以是当前类的对象this,也可以是任意的一个Object对象，或者间接继承自Object的对象，只要保证`synchronized`修饰的对象被多线程访问的是同一个，而不是每次调用方法的时候都是新生成就就可以。但是特别注意String对象，因为JVM有String常量池的原因，所以相同内容的字符串实际上就是同一个对象，在用同步语句块的时候尽可能不用String。  
下面，看一个例子来说明同步语句块的用法和与同步方法的区别：

public class LongTimeTask { 
        private String getData1;
        private String getData2;
    
        public void doLongTimeTask(){ 
            try{ 
                System.out.println("begin task");
                Thread.sleep(3000);
                String privateGetData1 = "长时间处理任务后从远程返回的值 1 threadName=" + Thread.currentThread().getName();
                String privateGetData2 = "长时间处理任务后从远程返回的值 2 threadName=" + Thread.currentThread().getName();
    
                synchronized (this){ 
                    getData1 = privateGetData1;
                    getData2 = privateGetData2;
                }
    
                System.out.println(getData1);
                System.out.println(getData2);
                System.out.println("end task");
            }catch (InterruptedException e){ 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    public class LongTimeServiceThreadA extends Thread{ 
    
        private LongTimeTask task;
        public LongTimeServiceThreadA(LongTimeTask task){ 
            super();
            this.task = task;
        }
    
        @Override
        public void run() { 
            super.run();
            CommonUtils.beginTime1 = System.currentTimeMillis();
            task.doLongTimeTask();
            CommonUtils.endTime1 = System.currentTimeMillis();
        }
    }
    
    public class LongTimeServiceThreadB extends Thread{ 
    
        private LongTimeTask task;
        public LongTimeServiceThreadB(LongTimeTask task){ 
            super();
            this.task = task;
        }
    
        @Override
        public void run() { 
            super.run();
            CommonUtils.beginTime2 = System.currentTimeMillis();
            task.doLongTimeTask();
            CommonUtils.endTime2 = System.currentTimeMillis();
        }
    }

测试的代码如下：

public class LongTimeServiceThreadATest extends TestCase { 
 
 public void testRun() throws Exception { 
 LongTimeTask task = new LongTimeTask();
 LongTimeServiceThreadA threadA = new LongTimeServiceThreadA(task);
 threadA.start();
 
 LongTimeServiceThreadB threadB = new LongTimeServiceThreadB(task);
 threadB.start();
 
 try{ 
 Thread.sleep(1000 * 10);
 }catch (InterruptedException e){ 
 e.printStackTrace();
 }
 
 long beginTime = CommonUtils.beginTime1;
 if (CommonUtils.beginTime2 < CommonUtils.beginTime1){ 
 beginTime = CommonUtils.beginTime2;
 }
 
 long endTime = CommonUtils.endTime1;
 if (CommonUtils.endTime2 < CommonUtils.endTime1){ 
 endTime = CommonUtils.endTime2;
 }
 System.out.println("耗时:" + ((endTime - beginTime) / 1000));
 
 Thread.sleep(1000 * 20);
 }
 
 }

结果如下：

begin task
    begin task
    长时间处理任务后从远程返回的值 1 threadName=Thread-1
    长时间处理任务后从远程返回的值 2 threadName=Thread-1
    end task
    长时间处理任务后从远程返回的值 1 threadName=Thread-1
    长时间处理任务后从远程返回的值 2 threadName=Thread-1
    end task
    耗时:3

两个线程并发处理耗时任务只用了3s, 因为只在赋值的时候进行同步处理，同步语句块以外的部分都是多个线程异步处理的。  
下面，说一下同步语句块的一些特性：

1.  当多个线程同时执行`synchronized(x){}`同步代码块时呈同步效果。
2.  当其他线程执行x对象中的`synchronized`同步方法时呈同步效果。
3.  当其他线程执行x对象中的`synchronized(this)`代码块时也呈现同步效果。

细说一下每个特性，第一个特性上面的例子已经阐述了，就不多说了。第二个特性，因为同步语句块也是对象锁，所有当对x加锁的时候，x对象内的同步方法也呈现同步效果，当x为this的时候，该对象内的其他同步方法也要等待同步语句块执行完，才能执行。第三个特性和上面x为this是不一样的，第三个特性说的是，x对象中有一个方法，该方法中有一个`synchronized(this)`的语句块的时候，也呈现同步效果。即A线程调用了对x加锁的同步语句块的方法，B线程在调用该x对象的`synchronized(this)`代码块是有先后的同步关系。

上面说同步语句块比同步方法在某些方法中执行更有效率，同步语句块还有一个优点，就是如果两个方法都是同步方法，第一个方法无限在执行的时候，第二个方法就永远不会被执行。这时可以对两个方法做同步语句块的处理，设置不同的锁对象，则可以实现两个方法异步执行。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 22][]

> 注意同步监视器的使用流程为：加锁、修改、释放锁

[\[java\]线程–同步代码块][java]

## 同步方法 ##

其实，无论是同步代码块和同步方法，同步监视器都是存在的，只不过同步方法的**同步监视器**是this，即**调用该方法的对象。**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 23][]

## 释放同步监视器的锁定 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 24][]

## 同步锁 ##

1.  即Lock接口及其子接口所代表的对象；
2.  它是一种显式锁，它自己本身就是同步监视对象，它的用法是和try-final块搭配使用：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 25][]

## 死锁 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 26][]

# 线程通信 #

[线程通信][Link 1]

线程通信的主要内容如下：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 27][]

## 传统的线程通信 ##

### wait(),notify(),notifyAll() ###

Object提供了三个方法wait(), notify(), notifyAll()在线程之间进行通信，以此来解决线程间执行顺序等问题。

*  wait():释放当前线程的同步监视控制器，并让当前线程进入阻塞状态，直到别的线程发出notify将该线程唤醒。
 *  notify():唤醒在等待控制监视器的其中一个线程（随机）。只有当前线程释放了同步监视器锁（调用wait）之后，被唤醒的线程才有机会执行。
 *  notifyAll():与上面notify的区别是同时唤醒多个等待线程。

值得注意的是这三个方法是属于Object而不是属于Thread的，但是调用的时候必须用同步监视器来调用，

*  对于synchronized修饰的同步方法，由于方法所在类对象（this）就是同步监视器，因此可以直接在同步方法中调用这三个方法；
 *  对于同步代码块，synchronized(obj) \{ … \},则需要用空号钟的obj来调用。

### 生产者-消费者问题模型 ###

在经典的生产者-消费者问题中，需要使用线程通信来解决。

假设有这么一个场景，有一个线程需要存钱进一个账户，有多个线程需要从这个账户取钱，要求是每次必须先存钱之后才能取钱，而且取钱之后必须存钱，

存钱和取钱不能同时发生两次，而是要保持顺序不变，如何实现这个需求呢。

下面是用同步方法结合线程通信的方式来实现的思路，

*  首先在Account类中定义两个同步方法，deposit和draw用来确保存款和取款操作的原子性。
 *  在Account类中定义用标识符flag, 由deposit和draw共用。初始值为false,表示只能存款。 如果为false，表示只能取款。
 *  定义一个存款线程类，去调用Account类的同步方法deposit，在deposit中先对flag进行判断，如果不为false，则调用wait阻塞存款线程，等待取款线程发出notice。存款完成之后，将flag改为true.
 *  定义一个取款线程类，去调用Account类的同步方法draw，在draw中先对flag进行判断，如果不为true，则调用wait阻塞取款线程，等待存线程发出notice。取款完成之后，将flag改为false.
 *  定义测试类，同时启动一个（或多个）存款线程进行存款，同时启动多个取款线程去取款，存款（取款）线程之间不会有先后顺序，但是存款和取款直接会有严格的先后顺序，这就解决了生产者消费者问题

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 28][]

其中实现的内容为了阅读方便，如下所示：

![Image 1][]

## 使用Condition控制线程通信 ##

如果程序使用lock来同步线程的话，就要使用condition来进行线程通信。

在lock同步线程中，lock 对象就是一个显示的同步监视器，但是这个显示的同步监视器不直接阻塞或者通知线程，而是通过condition——lock对象通过调用newCondition方法返回一个与lock关联的condition对象，由condition对象来控制线程阻塞(await)和发出信号(single)唤醒其他线程。

与synchronized同步线程方式对应的是，conditions方式也提供了三个方法，

*  await:类似于synchronized隐式同步控制器对象调用的wait方法，可以阻塞当前线程，直到在别的线程中调用了condition的singal方法唤醒该线程。
 *  signal:随机唤醒一个被await阻塞的线程。注意只有在当前线程已经释放lock同步监视器之后，被唤醒的其他线程才有机会执行。
 *  signalAll:与上面类似，但是是唤醒所有线程。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 29][]

## 阻塞队列控制线程通信 ##

BlockingQueue是JAVA5提供的一个队列接口，但这个队列并不是用作一个容器，而是作为线程的同步工具。

它可以很好地解决生产者消费者问题，而且比前面提到的两种方式更为灵活，

BlockingQueue的特征是，

当生产者线程试图向BlockingQueue存入元素时，如果队列已满，生产者线程将会阻塞，

当消费者线程试图从BlockingQueue取出元素时，如果队列为空，消费者线程将会阻塞

对比前面线程通信的例子，synchronized同步方法/代码块和lock+condition方式中，都只能控制生产者和消费者按固定顺序执行，

但BlockingQueue则是可以通过集合中的元素个数（商品数量）来控制线程执行顺序，通过调整集合容量可以控制线程切换的条件。

**集合（商品）为空时，消费者阻塞，只能执行生产者线程；集合（商品）已满时，生产者阻塞，只能执行消费者线程。**

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# 线程组和未处理的线程 #

[线程组ThreadGroup分析详解 多线程中篇（三）][ThreadGroup_]

**一个线程组核心的信息是:名称、优先级、是否守护、父线程组、子线程组**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 31][]

# 线程池 #

线程池的基本内容如下：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 32][]

> 其中Lambda并行发生时，使用的便是ForkJoinPool线程池。

## 多线程 ##

与数据库连接池相似，**线程池在系统启动时即创建大量空闲的线程**，程序将一个Runnable和一个Callable对象传给线程池，**线程池就会启动一个空闲的线程来执行它们的run()或call()方法**，当run()或call()方法执行结束后，该线程并不会死亡，而是再次返回线程池中成为空闲状态，等待执行下一个Runnable对象的run()或call()方法

> 系统启动一个新线程的的成本比较高。

## Java 8改进的线程池 ##

### Executors ###

#### Executors类 ####

Executors类是生成线程池的工厂类

**一、四种线程池**

Java通过Executors提供四种线程池，分别为：

1、newSingleThreadExecutor

创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

2、newFixedThreadPool

创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

3、newScheduledThreadPool

创建一个可定期或者延时执行任务的定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

4、newCachedThreadPoo

创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。

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![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 34][]

### Executor接口 ###

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 35][]

#### ExecutorService接口 ####

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 36][]

#### ScheduledExecutorService接口 ####

\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-RBlP551a-1604758713723)(scheduledhttps://img-blog.csdnimg.cn/2020110722081854.png?x-oss-process=image/watermark,type\_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow\_10,text\_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw,size\_16,color\_FFFFFF,t\_70)\]

### 使用步骤 ###

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 37][]

## Java 8增强的ForkJoinPool ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 38][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 39][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 40][]

# 线程相关类 #

线程相关类基本内容如下：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 41][]

## ThreadLocal ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 42][]

## 包装线程不安全的集合 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 43][]

## 线程安全的集合类 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 44][]

# 总结 #

这篇文章，到这里也就结束了，最近笔者的腰很不舒服，尤其是长时间坐着就更加难受，希望看到这篇文章的各位程序员照顾好自己的身体，在自己最佳的时间里做最好的工作，拥有好的身体和心情，开开心的工作。

>  2020年11月7日22:04:43于AUX

# 参考 #

[多线程.xmind][.xmind]

[多线程-本文原始markdown][-_markdown]

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[Runnable_Runnable]: https://blog.csdn.net/zxw136511485/article/details/53032658?utm_medium=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.channel_param&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.channel_param
[JDK8_Lambda_Stream]: https://blog.csdn.net/lk142500/article/details/102540716
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[Java_Collable]: https://blog.csdn.net/sdujava2011/article/details/78079911
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[Java_08_ join]: https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3479275.html
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[java]: https://blog.csdn.net/orangleliu/article/details/38309405
[Java]: https://blog.csdn.net/qq_36863995/article/details/78115945
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 20]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201107220812847.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw,size_16,color_FFFFFF,t_70
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[Link 1]: https://www.cnblogs.com/gmhappy/p/11864086.html
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 28]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201107220814916.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xrMTQyNTAw,size_16,color_FFFFFF,t_70
[Image 1]: 
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