一文搞懂Java的多線程底層邏輯，再也不怕多線程了

1、線程是什么

線程是操作系統(tǒng)調(diào)度的最小單元，也叫輕量級(jí)進(jìn)程。它被包含在進(jìn)程之中，是進(jìn)程中的實(shí)際運(yùn)作單位。同一進(jìn)程可以創(chuàng)建多個(gè)線程，每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的一塊內(nèi)存空間。并且能夠訪問共享的內(nèi)存變量。

總之：線程就是一個(gè)電腦的工作單位，可以直接類比現(xiàn)實(shí)生活中的一個(gè)"勞動(dòng)力"(一個(gè)人)

舉個(gè)例子，開了一家餐廳，餐廳這個(gè)實(shí)體就是進(jìn)程，餐廳里的服務(wù)員就是線程，餐廳里的座位就是資源（游戲內(nèi)的數(shù)據(jù)），所有的服務(wù)員都可以安排客人就座，多個(gè)服務(wù)員安排座位就是多線程競(jìng)爭(zhēng)，鎖也就是去排號(hào)。線程池就是有多個(gè)服務(wù)員一直站在那里等著被呼叫。

進(jìn)程和線程的區(qū)別可以通俗理解為進(jìn)程是一個(gè)公司，而線程是公司里的工作人員，真正干活的還是個(gè)人

2、啟動(dòng)線程

java創(chuàng)建線程的三種方式：

*繼承Thread類創(chuàng)建線程類*，無(wú)法繼承其他類。

*實(shí)現(xiàn)Runnable接口*

*通過Callable和Future創(chuàng)建線程*

package thread; /** * @author 香菜 */ public class ExtendThread extends Thread { @Override public void run() { System.out.println("ExtendThread");; } } package thread; import java.util.concurrent.Callable; /** * @author 香菜 */ public class ImpCallable implements Callable { @Override public Integer call() throws Exception { System.out.println("Callable "); return 1; } } package thread; import java.util.concurrent.FutureTask; /** * @author 香菜 */ public class Aain { public static void main(String[] args) { new ExtendThread().start(); new Thread(new ImpRunnable()).start(); new Thread(new FutureTask<>(new ImpCallable())).start(); } }

總結(jié)：線程的概念來(lái)自于生活，理解了概念，在項(xiàng)目中思考的時(shí)候只要搞清楚項(xiàng)目的線程模型，基本上不會(huì)遇到太大的問題

3、線程池

線程池存在的原因是為了節(jié)省創(chuàng)建線程和銷毀線程的系統(tǒng)損耗，這樣說可能不太好理解，我們直接通俗點(diǎn)解釋。

我們做了一個(gè)飯館，大家都知道飯館的營(yíng)業(yè)時(shí)間是有周期性的，也就是飯點(diǎn)的時(shí)候客人才多，在其他的時(shí)間飯店里肯定是沒有人的，我們?cè)趺礃庸腿藥兔龋?/p>

假如我們?cè)诳吹娇腿硕嗟臅r(shí)候感覺招募兩個(gè)店員，然后開始讓他們進(jìn)行干活，飯點(diǎn)過了就開掉，這樣的話就是開啟一個(gè)線程，沒事做了趕緊銷毀掉。這樣的處理邏輯明顯不符合飯館的操作，大家都知道每個(gè)飯館的工作人員基本上都是固定的，為什么這樣吶？首先開啟線程，也就是招聘會(huì)有開銷，比如發(fā)廣告，面試，這些都很費(fèi)時(shí)間，而且招到以后還要培訓(xùn)，如果用完之后直接開掉，肯定是不合適的，所以這個(gè)時(shí)候我們需要一些長(zhǎng)期的工作人員維持在店里，也就是線程池了。

線程池的原理是同樣的：保留一部分的線程在系統(tǒng)內(nèi)，避免線程的創(chuàng)建和銷毀的系統(tǒng)消耗，隨取隨用。

4、線程池的創(chuàng)建

java中創(chuàng)建線程池的方式一般有兩種：

通過Executors工廠方法創(chuàng)建

通過new ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue)自定義創(chuàng)建

通過Executors工廠方法創(chuàng)建

Executor 提供一種將任務(wù)提交與每個(gè)任務(wù)將如何運(yùn)行的機(jī)制（包括線程使用的細(xì)節(jié)、調(diào)度等）分離開來(lái)的方法。

相當(dāng)于manager,老板讓manager去執(zhí)行一件任務(wù)，具體的是誰(shuí)執(zhí)行，什么時(shí)候執(zhí)行，就不管了。

介紹幾個(gè)

內(nèi)置的線程池基本上都在這里

newScheduledThreadPool 定時(shí)執(zhí)行的線程池

newCachedThreadPool 緩存使用過的線程

newFixedThreadPool 固定數(shù)量的線程池

newWorkStealingPool 將大任務(wù)分解為小任務(wù)的線程池

通過構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler) ;

int corePoolSize ：表示線程池的數(shù)量，常態(tài)下的線程數(shù)量

int maximumPoolSize ：表示線程池最大的線程池?cái)?shù)量，極限情況下的最大數(shù)量

long keepAliveTime ：表示線程沒有任務(wù)執(zhí)行時(shí)最多保持多久時(shí)間會(huì)終止。默認(rèn)情況下，只有當(dāng)線程池中的線程數(shù)大于corePoolSize時(shí)，keepAliveTime才會(huì)起作用，直到線程池中的線程數(shù)不大于corePoolSize，即當(dāng)線程池中的線程數(shù)大于corePoolSize時(shí)，如果一個(gè)線程空閑的時(shí)間達(dá)到keepAliveTime，則會(huì)終止，直到線程池中的線程數(shù)不超過corePoolSize。但是如果調(diào)用了

TimeUnit unit ：參數(shù)keepAliveTime的時(shí)間單位，

BlockingQueue workQueue ： 一個(gè)阻塞隊(duì)列，用來(lái)存儲(chǔ)等待執(zhí)行的任務(wù)

常見選擇有：

ArrayBlockingQueue 少用 LinkedBlockingQueue 常用 SynchronousQueue 常用 PriorityBlockingQueue 少用

ThreadFactory threadFactory ：用于設(shè)置創(chuàng)建線程的工廠，可以設(shè)置線程的名字和優(yōu)先級(jí)等等

RejectedExecutionHandler handler：看類名也能猜到是拒絕處理任務(wù)時(shí)的策略。主要有下面幾種可以選擇

1、AbortPolicy：直接拋出異常。

2、CallerRunsPolicy：只用調(diào)用者所在線程來(lái)運(yùn)行任務(wù)。

3、DiscardOldestPolicy：丟棄隊(duì)列里最近的一個(gè)任務(wù)，并執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)。

4、DiscardPolicy：不處理，丟棄掉。

5、也可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景需要來(lái)實(shí)現(xiàn)RejectedExecutionHandler接口自定義策略。如記錄日志或持久化不能處理的任務(wù)。

5、調(diào)試線程

多線程的調(diào)試可能是一些同學(xué)不太會(huì)，大概說下怎么回事

下面創(chuàng)建了一個(gè)10個(gè)線程的線程池，并提交了3個(gè)任務(wù)，運(yùn)行的時(shí)候生成了三個(gè)線程創(chuàng)建了一個(gè)3個(gè)線程的線程池，提交了3個(gè)任務(wù)，運(yùn)行的時(shí)候生成了三個(gè)線程

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3); executorService.submit(()-> System.out.println("1111111111111111111111")); executorService.submit(()-> System.out.println("222222222222222222")); executorService.submit(()-> System.out.println("3333333333333333333333"));

添加斷點(diǎn)：

添加斷點(diǎn)應(yīng)該每個(gè)同學(xué)都會(huì)，就是在調(diào)試的時(shí)候需要注意下面兩個(gè)選項(xiàng)

All 就是在斷點(diǎn)發(fā)生的時(shí)候，會(huì)將整個(gè)虛擬機(jī)停住，也就是所有的線程都會(huì)暫停

Thread 就是斷住當(dāng)前線程，其他的線程不收影響，在調(diào)試多線程的時(shí)候一定要選擇這個(gè)，測(cè)試多個(gè)線程的并行

6、synchronized關(guān)鍵字

每個(gè)java對(duì)象頭中都有鎖狀態(tài)位標(biāo)記。java中在使用synchronize同步的時(shí)候，肯定是涉及到某個(gè)對(duì)象的鎖。因此，在考慮同步的時(shí)候，首先要想到是同步的是哪個(gè)對(duì)象的鎖。

每個(gè)對(duì)象都和一個(gè)monitor對(duì)象關(guān)聯(lián)，主要用來(lái)控制互斥資源的訪問，如果你想要加鎖必須先獲得monitor的批準(zhǔn)，如果現(xiàn)在正有線程訪問，會(huì)把申請(qǐng)的線程加入到等待隊(duì)列。在對(duì)臨界資源的加鎖的時(shí)候會(huì)調(diào)用monitor_enter,離開的時(shí)候會(huì)monitorexit 釋放鎖

1、 無(wú)論synchronized關(guān)鍵字加在方法上還是對(duì)象上，如果它作用的對(duì)象是非靜態(tài)的，則它取得的鎖是對(duì)象；如果synchronized作用的對(duì)象是一個(gè)靜態(tài)方法或一個(gè)類，則它取得的鎖是對(duì)class對(duì)象的鎖，該類所有的對(duì)象同一把鎖。

2、每個(gè)對(duì)象只有一個(gè)鎖（lock）與之相關(guān)聯(lián)，誰(shuí)拿到這個(gè)鎖誰(shuí)就可以運(yùn)行它所控制的那段代碼。

3、實(shí)現(xiàn)同步是要很大的系統(tǒng)開銷作為代價(jià)的，甚至可能造成死鎖，所以盡量避免無(wú)謂的同步控制，避免做嵌套synchronized 的使用。

4、synchronized 要盡量控制范圍，不能范圍太大，否則會(huì)損失系統(tǒng)性能。

Java 任務(wù)調(diào)度 多線程

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