本文源碼：GitHub·點(diǎn)這里 || GitEE·點(diǎn)這里

一、多線程導(dǎo)圖

二、多線程基礎(chǔ)

1、基礎(chǔ)概念

線程是操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行運(yùn)算調(diào)度的最小單位，包含在進(jìn)程之中，是進(jìn)程中的實際運(yùn)作單位。一條線程指的是進(jìn)程中一個單一順序的控制流，一個進(jìn)程中可以并發(fā)多個線程，每條線程并行執(zhí)行不同的任務(wù)。

2、創(chuàng)建方式

繼承Thread類、實現(xiàn)Runnable接口、基于Callable和Future接口、Timer是后臺線程、線程池。

3、線程狀態(tài)

狀態(tài)描述：初始狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)、等待狀態(tài)、超時等待狀態(tài)、終止?fàn)顟B(tài)。

4、執(zhí)行機(jī)制

JVM中一個應(yīng)用是可以有多個線程并行執(zhí)行，線程被一對一映射為服務(wù)所在操作系統(tǒng)線程，調(diào)度在可用的CPU上執(zhí)行，啟動時會創(chuàng)建一個操作系統(tǒng)線程；當(dāng)該線程終止時，這個操作系統(tǒng)線程也會被回收。

5、內(nèi)存模型

在虛擬機(jī)啟動運(yùn)行時，會創(chuàng)建多個線程，數(shù)據(jù)區(qū)中有的模塊是線程共享的，有的是線程私有的：

線程共享：元數(shù)據(jù)區(qū)、堆Heap；

線程私有：虛擬機(jī)棧、本地方法棧、程序計數(shù)器；

單個CPU在特定時刻只能執(zhí)行一個線程，所以多線程通過幾塊空間的使用，然后不斷的爭搶CPU的執(zhí)行時間段。

三、常見概念

1、線程優(yōu)先級

線程調(diào)度器傾向執(zhí)行線程優(yōu)先級高的線程，線程優(yōu)先級高說明獲取CPU資源的概率高，或者獲取的執(zhí)行時間分片多，被執(zhí)行的概率高但不代表優(yōu)先級低的一定最后執(zhí)行。

2、守護(hù)線程

守護(hù)線程是支持輔助型線程，主要在程序中起到調(diào)度和支持性作用，當(dāng)Jvm中非守護(hù)線程全部結(jié)束，守護(hù)線程也就會結(jié)束。

3、線程加入

線程A中，執(zhí)行線程B的加入方法，那么A線程就會等待線程B執(zhí)行完畢再返回繼續(xù)執(zhí)行。

4、本地線程

ThreadLocal也叫做線程本地變量，為變量在每個線程中的創(chuàng)建副本，每個線程可以訪問自己內(nèi)部的副本變量，線程之間互不相互影響。

四、線程安全

在上圖線程與內(nèi)存空間的占用方式看，在線程訪問共享內(nèi)存塊時，保證線程安全就很有必要。

1、同步控制

Synchronized關(guān)鍵字同步控制，可以修飾方法，修飾代碼塊，修飾靜態(tài)方法等，同步控制的資源少，可以提高多線程效率。

2、加鎖機(jī)制

Lock接口：Java并發(fā)編程中資源加鎖的根接口之一，規(guī)定了資源鎖使用的幾個基礎(chǔ)方法。

ReentrantLock類：實現(xiàn)Lock接口的可重入鎖，即線程如果獲得當(dāng)前實例的鎖，并進(jìn)入任務(wù)方法，在線程沒有釋放鎖的狀態(tài)下，可以再次進(jìn)入任務(wù)方法，特點(diǎn)：互斥排它性，即同一個時刻只有一個線程進(jìn)入任務(wù)。

Condition接口：描述可能會與鎖有關(guān)聯(lián)的條件變量，提供了更強(qiáng)大的功能，例如在線程的等待/通知機(jī)制上，Conditon可以實現(xiàn)多路通知和選擇性通知。

3、Volatile關(guān)鍵字

volatile修飾成員變量，不能修飾方法，即標(biāo)識該線程在訪問這個變量時需要從共享內(nèi)存中獲取，對該變量的修改，也需要同步刷新到共享內(nèi)存中，保證了變量對所有線程的可見性。

五、線程通信

線程是個獨(dú)立的個體，但是在線程執(zhí)行過程中，如果處理同一個業(yè)務(wù)邏輯，可能會產(chǎn)生資源爭搶，導(dǎo)致并發(fā)問題，甚至死鎖現(xiàn)象，線程之間協(xié)調(diào)工作，就需要通信機(jī)制來保障。

1、基礎(chǔ)方法

相關(guān)方法是Java中Object層級的基礎(chǔ)方法，任何對象都有該方法：notify()隨機(jī)通知一個在該對象上等待的線程，使其結(jié)束wait狀態(tài)返回；wait()線程進(jìn)入waiting等待狀態(tài)，不會爭搶鎖對象，也可以設(shè)置等待時間；

2、等待/通知機(jī)制

等待/通知機(jī)制，該模式下指線程A在不滿足任務(wù)執(zhí)行的情況下調(diào)用對象wait()方法進(jìn)入等待狀態(tài)，線程B修改了線程A的執(zhí)行條件，并調(diào)用對象notify()或者notifyAll()方法，線程A收到通知后從wait狀態(tài)返回，進(jìn)而執(zhí)行后續(xù)操作。兩個線程通過基于對象提供的wait()/notify()/notifyAll()等方法完成等待和通知間交互，提高程序的可伸縮性。

3、管道流通信

管道流主要用于在不同線程間直接傳送數(shù)據(jù)，一個線程發(fā)送數(shù)據(jù)到輸出管道，另一個線程從輸入管道中讀取數(shù)據(jù)，進(jìn)而實現(xiàn)不同線程間的通信。

六、線程池

1、Executor接口

Executor系統(tǒng)中，將線程任務(wù)提交和任務(wù)執(zhí)行進(jìn)行了解耦的設(shè)計，Executor有各種功能強(qiáng)大的實現(xiàn)類，提供便捷方式來提交任務(wù)并且獲取任務(wù)執(zhí)行結(jié)果，封裝了任務(wù)執(zhí)行的過程，不再需要Thread().start()方式，顯式創(chuàng)建線程并關(guān)聯(lián)執(zhí)行任務(wù)。

2、核心參數(shù)

3、相關(guān)API類

線程池任務(wù)：核心接口：Runnable、Callable接口和接口實現(xiàn)類；

任務(wù)的結(jié)果：接口Future和實現(xiàn)類FutureTask；

任務(wù)的執(zhí)行：核心接口Executor和ExecutorService接口。在Executor框架中有兩個核心類實現(xiàn)了ExecutorService接口，ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor。

七、常用線程API

1、Fork/Join機(jī)制

Fork/Join框架用于并行執(zhí)行任務(wù)，核心的思想就是將一個大任務(wù)切分成多個小任務(wù)，然后匯總每個小任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果得到這個大任務(wù)的最終結(jié)果。核心流程：切分任務(wù)，模塊任務(wù)異步執(zhí)行，單任務(wù)結(jié)果合并。

2、容器類

ConcurrentHashMap：使用分段鎖機(jī)制，把容器中數(shù)據(jù)分成一段一段的方式存儲，然后給每一段數(shù)據(jù)配一把鎖，當(dāng)一個線程占用鎖訪問其中一個段數(shù)據(jù)的時候，其他段的數(shù)據(jù)也能被其他線程訪問，即考慮安全性也顧及執(zhí)行效率。

ConcurrentLinkedQueue：基于鏈接節(jié)點(diǎn)的無界線程安全隊列，按照FIFO先進(jìn)先出原則對元素進(jìn)行排序，隊列的頭部 是隊列中時間最長的元素，隊列的尾部是隊列中時間最短的元素，新的元素添加到隊列的尾部，獲取元素操作從隊列頭部得到。

3、原子類

JDK自帶原子操作類，處理多個線程同時操作一個變量的情況，其中包括：基本類型、數(shù)組類型、引用類型、屬性修改類型。

八、應(yīng)用場景

1、定時任務(wù)

通過配置設(shè)置一些程序在指定時間點(diǎn)，或者周期時間內(nèi)規(guī)律循環(huán)執(zhí)行，這里任務(wù)的執(zhí)行就是基于多線程技術(shù)。

2、異步處理

異步處理就是不按照當(dāng)前同步代碼塊程序執(zhí)行，異步處理與同步處理是對立的，異步的實現(xiàn)也需要多線程或者多進(jìn)程，提高程序效率。

3、任務(wù)分解

分布式數(shù)據(jù)庫中常見操作，數(shù)據(jù)分布在不同的數(shù)據(jù)庫的副本中，在執(zhí)行查詢時，每個服務(wù)都要跑查詢?nèi)蝿?wù)，最后在一個服務(wù)上做數(shù)據(jù)合并，或者提供一個中間引擎層，用來匯總數(shù)據(jù)，在大型的定時任務(wù)中，經(jīng)常把要處理的任務(wù)按照特定策略分片，多個線程同時處理。

4、連接池技術(shù)

創(chuàng)建和管理一個連接的緩沖池的技術(shù)，這些連接準(zhǔn)備好被任何需要它們的線程使用，減少連接不斷創(chuàng)建和釋放的問題，提高程序效率。

九、源代碼地址

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

推薦閱讀：編程體系整理

序號項目名稱GitHub地址GitEE地址推薦指數(shù)

01	Java描述設(shè)計模式,算法,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)	GitHub·點(diǎn)這里	GitEE·點(diǎn)這里	☆☆☆☆☆
02	Java基礎(chǔ)、并發(fā)、面向?qū)ο蟆eb開發(fā)	GitHub·點(diǎn)這里	GitEE·點(diǎn)這里	☆☆☆☆
03	SpringCloud微服務(wù)基礎(chǔ)組件案例詳解	GitHub·點(diǎn)這里	GitEE·點(diǎn)這里	☆☆☆
04	SpringCloud微服務(wù)架構(gòu)實戰(zhàn)綜合案例	GitHub·點(diǎn)這里	GitEE·點(diǎn)這里	☆☆☆☆☆
05	SpringBoot框架基礎(chǔ)應(yīng)用入門到進(jìn)階	GitHub·點(diǎn)這里	GitEE·點(diǎn)這里	☆☆☆☆
06	SpringBoot框架整合開發(fā)常用中間件	GitHub·點(diǎn)這里	GitEE·點(diǎn)這里	☆☆☆☆☆
07	數(shù)據(jù)管理、分布式、架構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)案例	GitHub·點(diǎn)這里	GitEE·點(diǎn)這里	☆☆☆☆☆
08	大數(shù)據(jù)系列、存儲、組件、計算等框架	GitHub·點(diǎn)這里	GitEE·點(diǎn)這里	☆☆☆☆☆

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的编程体系结构(05)：Java多线程并发的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。