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适用于Android开发者的多线程总结

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前言

对于程序员来说,线程一直是我们开发中最常出现的技术,可以说,使用起来完全没问题,通过百度以及熟悉度可以顺手拈来,但是对于深入理解,却不是所有人都能做到,写这篇文章的目的,主要用于自己进行复习,总结,未来也会持续修改该文,目前,作者对多线程并不深入,因此文中摘抄了很多大佬的一些文章,感谢大佬们的开源。文中附有相关链接,可自行跳转,感谢呦!!

线程、进程

进程

指在系统中正在运行的一个应用程序;程序一旦运行就是进程;是系统进行资源分配的基本单位

线程

进程之内独立执行的一个单元执行流。线程CPU调度和执行的最小单位,包含在进程之中,是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。

为什么使用多线程

  • 主线程不能执行耗时较长的任务,否则会阻塞UI线程,引起ANR、卡顿等问题(只能在UI线程操作UI视图,不能在子线程中操作)
  • Android 强制要求开发者在发起网络请求时,必须在工作线程,不能在主线程,否则抛出NetworkOnMainThreadException

多线程场景

  • Android中,App从一启动。就算是一个空白demo,它也是多线程应用,原因是因为App是运行在art上,art自带GC线程,再加上App必有的主线程(UI线程),就组成了一个多线程应用
  • 日常使用的三方库,比如Okhttp、Glide、RxJava
  • 处理耗时任务,删除数据,清空缓存,操作数据库等等

UI 线程为什么不会结束?因为它在初始化完毕后会执⾏死循环,循环的内容是刷新界⾯

并发和并行

  • **并发和并行最开始都是操作系统中的概念,表示的是CPU执行多个任务的方式。这两个概念极容易混淆。
  • 如果使用的是单核CPU,那么我们是无法执行并行操作的,只能做到并发,这样来充分调用CPU的资源。
  • 如果我们使用的是多核CPU,我们才可以真正的意义上做到并行操作。
  • 并发(Concurrent),在操作系统中,是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间,且这几个程序都是在同一个处理机上运行。操作系统的时间片分时调度。打游戏和听音乐两件事情在同一个时间段内都是在同一台电脑上完成了从开始到结束的动作。那么,就可以说听音乐和打游戏是并发的。
  • 并行(Parallel),当系统CPu有一个以上的内核时,当一个内核执行一个进程时,另一个内核可以执行另一个进程,两个进程互不抢占内核资源,可以同时进行,这种方式我们称之为并行(Parallel)。

演示在同一个程序中,并发跟并行发生的场景

 public class TestDemo {

      public static void main(String[] args) {
        //并发(抢占共有资源)
        TestThread testThread = new TestThread();
        Thread thread = new Thread(testThread, "thread-01");
        Thread thread1 = new Thread(testThread, "thread-02");
        Thread thread2 = new Thread(testThread, "thread-03");
        Thread thread3 = new Thread(testThread, "thread-04");
        thread.start();
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();

        //并行(互相不抢占资源)
        TestThread testThread1 = new TestThread();
        TestThread testThread2 = new TestThread();
        testThread1.start();
        testThread2.start();
      }

      static class TestThread extends Thread {
        public TestThread() { super("TestThread"); }
        private int count = 10;

        @Override
        public void run() {
          super.run();
          System.out.println(count--);
        }
      }

}

异步和同步

同步和异步关注的是消息通信机制.

  • 同步是指: 发送方发出数据后, 等待接收方发回响应后才发下一个数据包的通讯方式. 就是在发出一个调用时, 在没有得到结果之前, 该调用就不返回, 但是一旦调用返回, 就得到返回值了. 也就是由”调用者”主动等待这个”调用”的结果.
  • 异步是指: 发送方发出数据后, 不等待接收方发回响应, 接着发送下个数据包的通讯方式. 当一个异步过程调用发出后, 调用者不会立刻得到结果. 而是在调用发出后, “被调用者”通过状态、通知来通知调用者, 或通过回调函数处理这个调用.

使用线程的几种方式

Java

Thread

    Thread thread1 = new Thread() {
      @Override
      public void run() {
        super.run();
        System.out.println("直接new出来,简单粗暴");
      }
    };
    thread1.start();

Thread+Runnable

    Runnable target = new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        System.out.println("实例一个runnable对象,交由线程使用,方便复用");
      }
    };
    Thread thread = new Thread(target);
    Thread thread2 = new Thread(target);
    thread.start();
    thread2.start();

ThreadFactory+Runnable

    ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactory() {
      @Override
      public Thread newThread(Runnable runnable) {
        return new Thread(runnable, "Thread-" + new Random().nextInt(1000));
      }
    };

    Runnable target1 = new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        System.out.println("实例一个runnable对象,交由线程工厂使用,得到thread对象,方便复用");
      }
    };

    threadFactory.newThread(target1);

ExecutorService+Runnable

    Executor executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
    Executor executor1 = Executors.newCachedThreadPool();
    Executor executor2 = Executors.newFixedThreadPool(10);
    Executor executor3 = Executors.newScheduledThreadPool(1);

    Runnable target2 = new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        System.out.println("实例一个runnable对象,交由线程池使用,线程池帮助集中管理线程,避免资源浪费,方便复用,");
      }
    };
    executor.execute(target2);
    executor1.execute(target2);
    executor2.execute(target2);
    executor3.execute(target2);

Future+Callable

    Callable<String> callable = new Callable<String>() {
      @Override
      public String call() {
        try {
          Thread.sleep(1500);
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
        return "提交一个任务到线程池里面去!";
      }
    };

    ExecutorService executor4 = Executors.newCachedThreadPool();
    Future<String> future = executor4.submit(callable);
    try {
      String result = future.get();
      System.out.println("result: " + result);
    } catch (InterruptedException | ExecutionException e)
    {
      e.printStackTrace();
    }

android专属

考虑到篇幅以及这些异步机制都是大家比较熟知的,暂不列出使用方式,贴上大佬们写过的文章链接,供大家了解,如果后续有需要在进行列出,不然篇幅太长,看着看着很容易恶心

kotlin

线程安全

为什么会出现线程安全问题

  • Java 内存模型规定了所有的变量都存储在主内存中,每条线程有自己的工作内存。
  • 线程的工作内存中保存了该线程中用到的变量的主内存副本拷贝,线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行,而不能直接读写主内存。
  • 线程访问一个变量,首先将变量从主内存拷贝到工作内存,对变量的写操作,不会马上同步到主内存。
  • 不同的线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量,线程间变量的传递均需要自己的工作内存和主存之间进行数据同步进行。

解决方式

解决方式部分摘抄自面试官:说说多线程并发问题
本人对于多线程相知不多,目前也在学习中,该部分暂时引用,等后续会加入自己的见解进行改写

  • 保证共享资源在同一时间只能由一个线程进行操作(原子性,有序性)。
  • 将线程操作的结果及时刷新,保证其他线程可以立即获取到修改后的最新数据(可见性)。

volatile

  • 保证可见性,不保证原子性
  1. 当写一个volatile变量时,JVM会把本地内存的变量强制刷新到主内存中
  2. 这个写操作导致其他线程中的缓存无效,其他线程读,会从主内存读。volatile的写操作对其它线程实时可见。
  • 禁止指令重排序
  1. 不会对存在依赖关系的指令重排序,例如 a = 1;b = a; a 和b存在依赖关系,不会被重排序
  2. 不能影响单线程下的执行结果。比如:a=1;b=2;c=a+b这三个操作,前两个操作可以重排序,但是c=a+b不会被重排序,因为要保证结果是3

使用场景

对于一个变量,只有一个线程执行写操作,其它线程都是读操作,这时候可以用 volatile 修饰这个变量。

单例双重锁为什么要用到volatile?

public class TestInstance {

private static volatile TestInstance mInstance;

public static TestInstance getInstance(){       //1
    if (mInstance == null){                     //2
        synchronized (TestInstance.class){      //3
            if (mInstance == null){             //4
                mInstance = new TestInstance(); //5
            }
        }
    }
    return mInstance;
}

假如没有用volatile,并发情况下会出现问题,线程A执行到注释5 new TestInstance() 的时候,分为如下几个几步操作:

  • 1、分配内存
  • 2、初始化对象
  • 3、mInstance 指向内存

这时候如果发生指令重排,执行顺序是132,执行到第3的时候,线程B刚好进来了,并且执行到注释2,这时候判断mInstance不为空,直接使用一个未初始化的对象。所以使用volatile关键字来禁止指令重排序。

volatile 原理

JVM底层volatile是采用内存屏障来实现的,内存屏障会提供3个功能:

  1. 它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置,也不会把前面的指令排到内存屏障的后面;即在执行到内存屏障这句指令时,在它前面的操作已经全部完成;
  2. 它会强制将缓存的修改操作立即写到主内存
  3. 写操作会导致其它CPU中的缓存行失效,写之后,其它线程的读操作会从主内存读。

volatile 的局限性

volatile 只能保证可见性,不能保证原子性写操作对其它线程可见,但是不能解决多个线程同时写的问题。

Synchronized

使用场景

多个线程同时写一个变量。

例如售票,余票是100张,窗口A和窗口B同时各卖出一张票, 假如余票变量用 volatile 修饰,是有问题的。
A窗口获取余票是100,B窗口获取余票也是100,A卖出一张变成99,刷新回主内存,同时B卖出一张变成99,也刷新回主内存,会导致最终主内存余票是99而不是98。

前面说到volatile的局限性,就是多个线程同时写的情况,这种情况一般可以使用Synchronized

Synchronized 可以保证同一时刻,只有一个线程可执行某个方法或某个代码块。

Synchronized 原理

public class SynchronizedTest {

public static void main(String[] args) {
    synchronized (SynchronizedTest.class) {
        System.out.println("123");
    }
    method();
}

private static void method() {
}
}

将这段代码先用javac命令编译,再java p -v SynchronizedTest.class命令查看字节码,部分字节码如下

public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
  stack=2, locals=3, args_size=1
     0: ldc           #2                  // class com/lanshifu/opengldemo/test/SynchronizedTest
     2: dup
     3: astore_1
     4: monitorenter
     5: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
     8: ldc           #4                  // String 123
    10: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
    13: aload_1
    14: monitorexit
    15: goto          23
    18: astore_2
    19: aload_1
    20: monitorexit
    21: aload_2
    22: athrow
    23: invokestatic  #6                  // Method method:()V
    26: return

可以看到 4: monitorenter14: monitorexit,中间是打印的语句。

执行同步代码块,首先会执行monitorenter指令,然后执行同步代码块中的代码,退出同步代码块的时候会执行monitorexit指令 。

使用Synchronized进行同步,其关键就是必须要对对象的监视器monitor进行获取,当线程获取monitor后才能继续往下执行,否则就进入同步队列,线程状态变成BLOCK,同一时刻只有一个线程能够获取到monitor,当监听到monitorexit被调用,队列里就有一个线程出队,获取monitor。详情参考:www.jianshu.com/p/d53bf830f…

每个对象拥有一个计数器,当线程获取该对象锁后,计数器就会加一,释放锁后就会将计数器减一,所以只要这个锁的计数器大于0,其它线程访问就只能等待。

Synchronized锁的升级

大家对Synchronized的理解可能就是重量级锁,但是Java1.6Synchronized 进行了各种优化之后,有些情况下它就并不那么重,Java1.6 中为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗而引入的偏向锁轻量级锁

偏向锁: 大多数情况下,锁不仅不存在多线程竞争,而且总是由同一线程多次获得,为了让线程获得锁的代价更低而引入了偏向锁。

当一个线程A访问加了同步锁的代码块时,会在对象头中存 储当前线程的id,后续这个线程进入和退出这段加了同步锁的代码块时,不需要再次加锁和释放锁。

轻量级锁: 在偏向锁情况下,如果线程B也访问了同步代码块,比较对象头的线程id不一样,会升级为轻量级锁,并且通过自旋的方式来获取轻量级锁。

重量级锁: 如果线程A和线程B同时访问同步代码块,则轻量级锁会升级为重量级锁,线程A获取到重量级锁的情况下,线程B只能入队等待,进入BLOCK状态。

Synchronized 缺点

  • 不能设置锁超时时间
  • 不能通过代码释放锁
  • 容易造成死锁

ReentrantLock

上面说到Synchronized的缺点,不能设置锁超时时间和不能通过代码释放锁,ReentranLock就可以解决这个问题。

在多个条件变量和高度竞争锁的地方,用ReentrantLock更合适ReentrantLock还提供了Condition,对线程的等待和唤醒等操作更加灵活,一个ReentrantLock可以有多个Condition实例,所以更有扩展性。

ReentrantLock 的使用

lock 和 unlock

   ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
   System.out.println("reentrantLock->lock");
   reentrantLock.lock();
   try {
         System.out.println("睡眠2秒...");
         Thread.sleep(2000);
    } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
    }finally {
         reentrantLock.unlock();
         System.out.println("reentrantLock->unlock");
    }

实现可定时的锁请求:tryLock

    public static void main(String[] args) {
        ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
        Thread thread1 = new Thread_tryLock(reentrantLock);
        thread1.setName("thread1");
        thread1.start();
        Thread thread2 = new Thread_tryLock(reentrantLock);
        thread2.setName("thread2");
        thread2.start();
    }

    static class Thread_tryLock extends Thread {
        ReentrantLock reentrantLock;

        public Thread_tryLock(ReentrantLock reentrantLock) {
            this.reentrantLock = reentrantLock;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("try lock:" + Thread.currentThread().getName());
                boolean tryLock = reentrantLock.tryLock(3, TimeUnit.SECONDS);
                if (tryLock) {
                    System.out.println("try lock success :" + Thread.currentThread().getName());
                    System.out.println("睡眠一下:" + Thread.currentThread().getName());
                    Thread.sleep(5000);
                    System.out.println("醒了:" + Thread.currentThread().getName());
                } else {
                    System.out.println("try lock 超时 :" + Thread.currentThread().getName());
                }

            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                System.out.println("unlock:" + Thread.currentThread().getName());
                reentrantLock.unlock();
            }
        }
    }

打印的日志:

try lock:thread1
try lock:thread2
try lock success :thread2
睡眠一下:thread2
try lock 超时 :thread1
unlock:thread1
Exception in thread "thread1" java.lang.IllegalMonitorStateException
	at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$Sync.tryRelease(ReentrantLock.java:151)
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.release(AbstractQueuedSynchronizer.java:1261)
	at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.unlock(ReentrantLock.java:457)
	at com.lanshifu.demo_module.test.lock.ReentranLockTest$Thread_tryLock.run(ReentranLockTest.java:60)
醒了:thread2
unlock:thread2

上面演示了trtLock的使用,trtLock设置获取锁的等待时间,超过3秒直接返回失败,可以从日志中看到结果。 有异常是因为thread1获取锁失败,不应该调用unlock

Condition 条件

public static void main(String[] args) {

        Thread_Condition thread_condition = new Thread_Condition();
        thread_condition.setName("测试Condition的线程");
        thread_condition.start();
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        thread_condition.singal();

    }

static class Thread_Condition extends Thread {

        @Override
        public void run() {
            await();
        }

        private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        public Condition condition = lock.newCondition();

        public void await() {
            try {
                System.out.println("lock");
                lock.lock();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":我在等待通知的到来...");
                condition.await();//await 和 signal 对应
                //condition.await(2, TimeUnit.SECONDS); //设置等待超时时间
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":等到通知了,我继续执行>>>");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                System.out.println("unlock");
                lock.unlock();
            }
        }

        public void singal() {
            try {
                System.out.println("lock");
                lock.lock();
                System.out.println("我要通知在等待的线程,condition.signal()");
                condition.signal();//await 和 signal 对应
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                System.out.println("unlock");
                lock.unlock();
            }
        }
    }

运行打印日志

lock
测试Condition的线程:我在等待通知的到来...
lock
我要通知在等待的线程,condition.signal()
unlock
测试Condition的线程:等到通知了,我继续执行>>>
unlock

上面演示了Condition的 await 和 signal 使用,前提要先lock。

公平锁与非公平锁

ReentrantLock 构造函数传true表示公平锁。

公平锁表示线程获取锁的顺序是按照线程加锁的顺序来分配的,即先来先得的顺序。而非公平锁就是一种锁的抢占机制,是随机获得锁的,可能会导致某些线程一致拿不到锁,所以是不公平的。

ReentrantLock 注意点

  1. ReentrantLock使用lockunlock来获得锁和释放锁
  2. unlock要放在finally中,这样正常运行或者异常都会释放锁
  3. 使用conditionawaitsignal方法之前,必须调用lock方法获得对象监视器

并发包

通过上面分析,并发严重的情况下,使用锁显然效率低下,因为同一时刻只能有一个线程可以获得锁,其它线程只能乖乖等待。

Java提供了并发包解决这个问题,接下来介绍并发包里一些常用的数据结构。

ConcurrentHashMap

我们都知道HashMap是线程不安全的数据结构,HashTable则在HashMap基础上,get方法和put方法加上Synchronized修饰变成线程安全,不过在高并发情况下效率底下,最终被ConcurrentHashMap替代。

ConcurrentHashMap 采用分段锁,内部默认有16个桶,getput操作,首先将key计算hashcode,然后跟16取余,落到16个桶中的一个,然后每个桶中都加了锁(ReentrantLock),桶中是HashMap结构(数组加链表,链表过长转红黑树)。

所以理论上最多支持16个线程同时访问。

LinkBlockingQueue

链表结构的阻塞队列,内部使用多个ReentrantLock

    /** Lock held by take, poll, etc */
    private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();

    /** Wait queue for waiting takes */
    private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();

    /** Lock held by put, offer, etc */
    private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();

    /** Wait queue for waiting puts */
    private final Condition notFull = putLock.newCondition();

    private void signalNotEmpty() {
        final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
        takeLock.lock();
        try {
            notEmpty.signal();
        } finally {
            takeLock.unlock();
        }
    }

    /**
     * Signals a waiting put. Called only from take/poll.
     */
    private void signalNotFull() {
        final ReentrantLock putLock = this.putLock;
        putLock.lock();
        try {
            notFull.signal();
        } finally {
            putLock.unlock();
        }
    }

源码不贴太多,简单说一下LinkBlockingQueue 的逻辑:

  1. 从队列获取数据,如果队列中没有数据,会调用notEmpty.await();进入等待。
  2. 在放数据进去队列的时候会调用notEmpty.signal();,通知消费者,1中的等待结束,唤醒继续执行。
  3. 从队列里取到数据的时候会调用notFull.signal();,通知生产者继续生产。
  4. 在put数据进入队列的时候,如果判断队列中的数据达到最大值,那么会调用notFull.await();,等待消费者消费掉,也就是等待3去取数据并且发出notFull.signal();,这时候生产者才能继续生产。

LinkBlockingQueue 是典型的生产者消费者模式,源码细节就不多说。

原子操作类:AtomicInteger

内部采用CAS(compare and swap)保证原子性

举一个int自增的例子

   AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
   atomicInteger.incrementAndGet();//自增

源码看一下

   /**
     * Atomically increments by one the current value.
     *
     * @return the updated value
     */
    public final int incrementAndGet() {
        return U.getAndAddInt(this, VALUE, 1) + 1;
    }

U 是 Unsafe,看下 Unsafe#getAndAddInt

   public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
      int var5;
      do {
          var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
      } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

      return var5;
   }

通过compareAndSwapInt保证原子性。

线程通信

该部分摘抄自java中的多线程:线程使用、线程安全、线程通信
本人对于多线程相知不多,目前也在学习中,该部分暂时引用,等后续会加入自己的见解进行改写

线程有自己的私有空间,但当我多个线程之间相互协作的时候,就需要进行线程间通信方,本节将介绍Java线程之间的几种通信原理。

锁与同步

这种方式主要是对全局变量加锁,即用synchronized关键字对对象或者代码块加锁lock,来达成线程间通信。

这种方式可详见上一节线程同步中的例子。

等待/通知机制

基于“锁”的方式需要线程不断去尝试获得锁,这会耗费服务器资源。

Java多线程的等待/通知机制是基于Object类的wait()方法和notify(), notifyAll()方法来实现的,

wait()方法和notify()方法必须写在synchronized代码块里面:

wait()notify()方法必须通过获取的锁对象进行调用,因为wait就是线程在获取对象锁后,主动释放对象锁,同时休眠本线程,直到有其它线程调用对象的notify()唤醒该线程,才能继续获取对象锁,并继续执行。相应的notify()就是对对象锁的唤醒操作,因而必须放在加锁的synchronized代码块环境内。

notify()方法会随机叫醒一个正在等待的线程,而notifyAll()会叫醒所有正在等待的线程,被唤醒的线程重新在就绪队列中按照一定算法最终再次被处理机获得并进行处理,而不是立马重新获得处理机。

public class mythread {

    private static Object lock = new Object();

    static class ThreadA implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    try {
                        System.out.println("ThreadA: " + i);
                        lock.notify();
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                lock.notify();
            }
        }
    }

    static class ThreadB implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    try {
                        System.out.println("ThreadB: " + i);
                        lock.notify();
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                lock.notify();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new ThreadA()).start();
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(new ThreadB()).start();

    }
}

join方法

join()方法让当前线程陷入“等待”状态,等join的这个线程执行完成后,再继续执行当前线程。

当主线程创建并启动了耗时子线程,而主线程早于子线程结束之前结束时,就可以用join方法等子线程执行完毕后,从而让主线程获得子线程中的处理完的某个数据。

join()方法及其重载方法底层都是利用了wait(long)这个方法。

public class mythread {

    static class ThreadA implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("子线程睡一秒");
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("子线程睡完了一秒");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(new ThreadA());
        thread.start();
        thread.join();
        System.out.println("如果不加join方法,这行就会先打印出来");
    }
}

sleep方法

sleep方法是Thread类的一个静态方法。它的作用是让当前线程睡眠一段时间:

  • Thread.sleep(long)

这里需要强调一下:sleep方法是不会释放当前的锁的,而wait方法会。这也是最常见的一个多线程面试题。

sleep方法和wait方法的区别:

  • wait可以指定时间,也可以不指定;而sleep必须指定时间。
  • wait释放cpu资源,同时释放锁;sleep释放cpu资源,但是不释放锁,所以易死锁。
  • wait必须放在同步块或同步方法中,而sleep可以再任意位置

ThreadLocal类

ThreadLocal是一个本地线程副本变量工具类,可以理解成为线程本地变量或线程本地存储。严格来说,ThreadLocal类并不属于多线程间的通信,而是让每个线程有自己“独立”的变量,线程之间互不影响。

ThreadLocal类最常用的就是set方法和get方法。示例代码:

public class mythread {
    static class ThreadA implements Runnable {
        private ThreadLocal<String> threadLocal;

        public ThreadA(ThreadLocal<String> threadLocal) {
            this.threadLocal = threadLocal;
        }

        @Override
        public void run() {
            threadLocal.set("A");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("ThreadA输出:" + threadLocal.get());
        }

        public static void main(String[] args) {
            ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
            new Thread(new ThreadA(threadLocal)).start();
        }
    }
}

可以看到,ThreadA可以存取自己当前线程的一个值。如果开发者希望将类的某个静态变量(user ID或者transaction ID)与线程状态关联,则可以考虑使用ThreadLocal,而不是在每个线程中声明一个私有变量来操作,加“重”线程。

InheritableThreadLocalThreadLocal的继承子类,不仅当前线程可以存取副本值,而且它的子线程也可以存取这个副本值。

信号量机制

JDK提供了一个类似于“信号量”功能的类Semaphore。在多个线程(超过2个)需要相互合作的场景下,我们用简单的“锁”和“等待通知机制”就不那么方便了。这个时候就可以用到信号量。JDK中提供的很多多线程通信工具类都是基于信号量模型的。

管道

管道是基于“管道流”的通信方式。JDK提供了PipedWriterPipedReaderPipedOutputStreamPipedInputStream。其中,前面两个是基于字符的,后面两个是基于字节流的。

应用场景:管道多半与I/O流相关。当我们一个线程需要先另一个线程发送一个信息(比如字符串)或者文件等等时,就需要使用管道通信了。

public class Pipe {
    static class ReaderThread implements Runnable {
        private PipedReader reader;

        public ReaderThread(PipedReader reader) {
            this.reader = reader;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("this is reader");
            int receive = 0;
            try {
                while ((receive = reader.read()) != -1) {
                    System.out.print((char)receive);
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    static class WriterThread implements Runnable {

        private PipedWriter writer;

        public WriterThread(PipedWriter writer) {
            this.writer = writer;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("this is writer");
            int receive = 0;
            try {
                writer.write("test");
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                try {
                    writer.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        PipedWriter writer = new PipedWriter();
        PipedReader reader = new PipedReader();
        writer.connect(reader); // 这里注意一定要连接,才能通信

        new Thread(new ReaderThread(reader)).start();
        Thread.sleep(1000);
        new Thread(new WriterThread(writer)).start();
    }
}

// 输出:
this is reader
this is writer
test

致谢

 

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