关于多线程:编程体系结构05Java多线程并发

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一、多线程导图

二、多线程根底

1、根底概念

线程是操作系统可能进行运算调度的最小单位，蕴含在过程之中，是过程中的理论运作单位。一条线程指的是过程中一个繁多程序的控制流，一个过程中能够并发多个线程，每条线程并行执行不同的工作。

2、创立形式

继承 Thread 类、实现 Runnable 接口、基于 Callable 和 Future 接口、Timer 是后盾线程、线程池。

3、线程状态

状态形容：初始状态、运行状态、阻塞状态、期待状态、超时期待状态、终止状态。

4、执行机制

JVM 中一个利用是能够有多个线程并行执行，线程被一对一映射为服务所在操作系统线程，调度在可用的 CPU 上执行，启动时会创立一个操作系统线程；当该线程终止时，这个操作系统线程也会被回收。

5、内存模型

在虚拟机启动运行时，会创立多个线程，数据区中有的模块是线程共享的，有的是线程公有的：

线程共享：元数据区、堆 Heap；

线程公有：虚拟机栈、本地办法栈、程序计数器；

单个 CPU 在特定时刻只能执行一个线程，所以多线程通过几块空间的应用，而后一直的争抢 CPU 的执行时间段。

三、常见概念

1、线程优先级

线程调度器偏向执行线程优先级高的线程，线程优先级高阐明获取 CPU 资源的概率高，或者获取的执行工夫分片多，被执行的概率高但不代表优先级低的肯定最初执行。

2、守护线程

守护线程是反对辅助型线程，次要在程序中起到调度和支持性作用，当 Jvm 中非守护线程全副完结，守护线程也就会完结。

3、线程退出

线程 A 中，执行线程 B 的退出办法，那么 A 线程就会期待线程 B 执行结束再返回继续执行。

4、本地线程

ThreadLocal 也叫做线程本地变量，为变量在每个线程中的创立正本，每个线程能够拜访本人外部的正本变量，线程之间互不相互影响。

四、线程平安

在上图线程与内存空间的占用形式看，在线程拜访共享内存块时，保障线程平安就很有必要。

1、同步控制

Synchronized 关键字同步控制，能够润饰办法，润饰代码块，润饰静态方法等，同步控制的资源少，能够进步多线程效率。

2、加锁机制

Lock 接口：Java 并发编程中资源加锁的根接口之一，规定了资源锁应用的几个根底办法。

ReentrantLock 类：实现 Lock 接口的可重入锁，即线程如果取得以后实例的锁，并进入工作办法，在线程没有开释锁的状态下，能够再次进入工作办法，特点：互斥排它性，即同一个时刻只有一个线程进入工作。

Condition 接口：形容可能会与锁有关联的条件变量，提供了更弱小的性能，例如在线程的期待 / 告诉机制上，Conditon 能够实现多路告诉和选择性告诉。

3、Volatile 关键字

volatile 润饰成员变量，不能润饰办法，即标识该线程在拜访这个变量时须要从共享内存中获取，对该变量的批改，也须要同步刷新到共享内存中，保障了变量对所有线程的可见性。

五、线程通信

线程是个独立的个体，然而在线程执行过程中，如果解决同一个业务逻辑，可能会产生资源争抢，导致并发问题，甚至死锁景象，线程之间协调工作，就须要通信机制来保障。

1、根底办法

相干办法是 Java 中 Object 层级的根底办法，任何对象都有该办法：notify() 随机告诉一个在该对象上期待的线程，使其完结 wait 状态返回；wait() 线程进入 waiting 期待状态，不会争抢锁对象，也能够设置等待时间；

2、期待 / 告诉机制

期待 / 告诉机制，该模式下指线程 A 在不满足工作执行的状况下调用对象 wait() 办法进入期待状态，线程 B 批改了线程 A 的执行条件，并调用对象 notify() 或者 notifyAll() 办法，线程 A 收到告诉后从 wait 状态返回，进而执行后续操作。两个线程通过基于对象提供的 wait()/notify()/notifyAll() 等办法实现期待和告诉间交互，进步程序的可伸缩性。

3、管道流通信

管道流次要用于在不同线程间间接传送数据，一个线程发送数据到输入管道，另一个线程从输出管道中读取数据，进而实现不同线程间的通信。

六、线程池

1、Executor 接口

Executor 零碎中，将线程工作提交和工作执行进行理解耦的设计，Executor 有各种功能强大的实现类，提供便捷形式来提交工作并且获取工作执行后果，封装了工作执行的过程，不再须要 Thread().start() 形式，显式创立线程并关联执行工作。

2、外围参数

3、相干 API 类

线程池工作：外围接口：Runnable、Callable 接口和接口实现类；

工作的后果：接口 Future 和实现类 FutureTask；

工作的执行：外围接口 Executor 和 ExecutorService 接口。在 Executor 框架中有两个外围类实现了 ExecutorService 接口，ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor。

七、罕用线程 API

1、Fork/Join 机制

Fork/Join 框架用于并行执行工作，外围的思维就是将一个大工作切分成多个小工作，而后汇总每个小工作的执行后果失去这个大工作的最终后果。外围流程：切分工作，模块工作异步执行，单任务后果合并。

2、容器类

ConcurrentHashMap：应用分段锁机制，把容器中数据分成一段一段的形式存储，而后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁拜访其中一个段数据的时候，其余段的数据也能被其余线程拜访，即思考安全性也顾及执行效率。

ConcurrentLinkedQueue：基于链接节点的无界限程平安队列，依照 FIFO 先进先出准则对元素进行排序，队列的头部 是队列中工夫最长的元素，队列的尾部是队列中工夫最短的元素，新的元素增加到队列的尾部，获取元素操作从队列头部失去。

3、原子类

JDK 自带原子操作类，解决多个线程同时操作一个变量的状况，其中包含：根本类型、数组类型、援用类型、属性批改类型。

八、利用场景

1、定时工作

通过配置设置一些程序在指定工夫点，或者周期时间内法则循环执行，这里工作的执行就是基于多线程技术。

2、异步解决

异步解决就是不依照以后同步代码块程序执行，异步解决与同步解决是对抗的，异步的实现也须要多线程或者多过程，进步程序效率。

3、工作合成

分布式数据库中常见操作，数据分布在不同的数据库的正本中，在执行查问时，每个服务都要跑查问工作，最初在一个服务上做数据合并，或者提供一个两头引擎层，用来汇总数据，在大型的定时工作中，常常把要解决的工作依照特定策略分片，多个线程同时解决。

4、连接池技术

创立和治理一个连贯的缓冲池的技术，这些连贯筹备好被任何须要它们的线程应用，缩小连接不断创立和开释的问题，进步程序效率。

九、源代码地址

GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile

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