文章目录

  • 一、基础
  • 1、多线程的优势和问题
  • 1. 优势
  • 2. 问题
  • 2、线程基础
  • 1. 启动方式
  • 2. Thread核⼼方法
  • 3. 扩展:sleep()和wait()的区别
  • 4. 线程状态
  • 二、线程安全
  • 1. 死锁
  • 1、产生死锁的条件
  • 2、死锁demo
  • 3、怎么查看死锁?
  • 2、Java内置锁 synchronized
  • 1、synchronized依赖于底层的操作系统的Mutex Lock来实现的, JDK1.6之后做了较大的优化-锁升级机制。
  • 2、锁的内存语义
  • 3、锁释放和锁获取的内存语义
  • 4、synchronized用法
  • 5、扩展
  • 3、Java显示锁 JUC-Lock
  • 1、锁的公平性
  • 1、公平锁/非公平锁的含义
  • 2、如何能保证每个线程都能拿到锁?
  • 2.1、队列FIFO
  • 2.2、 CLH同步队列
  • 4、Lock和synchronized的区别
  • 三、线程间同步
  • 1、volatile



一、基础

1、多线程的优势和问题

1. 优势

• 利用多个cpu核⼼
• 编码简单(相对于需要编写切换cpu任务的代码)

2. 问题

• 理解上有成本
• 线程切换开销
• 线程安全问题
• 资源互斥访问
• 活跃性问题:死锁

2、线程基础

1. 启动方式

  • 常用的2个Thread构造方法
    new Thread(new Runnable())
    new Thread(new Runnable(), “thread-name”)
    启动方法是start(),而不是run()

2. Thread核⼼方法

  • currentThread:指获取当前线程对象
  • sleep:暂停当前线程一段时间,把cpu片段让给其他线程,减缓当前线程的执行。但不释放锁
  • interrupt:用于中断指定线程。指定线程的状态将被置为中断状态
  • interrupted:用于当前线程,判断当前线程是否被中断了,调用后会清除该线程的中断状态。
  • isInterrupted:用于指定线程,判断该线程是否被中断了,调用后不会清除该线程的中断状态。
  • join:让父线程等待子线程结束之后才能继续运行。

3. 扩展:sleep()和wait()的区别

  • sleep是Thread的静态方法、wait是Object的实例方法
  • sleep是占用着cpu阻塞,wait是不占用cpu阻塞。
  • sleep仅仅释放CPU资源或者让当前线程停止执行一段时间,但不会释放锁;wait用于线程间通信,如果等待条件为真且其它线程被唤醒时它会释放锁。
  • sleep在休眠时间到达后如果再次获的CPU时间片就会继续执行;wait必须等待Object.notify()或Object.notifyAll()通知后,才会离开等待池,并且再次获的CPU时间片才会继续执行

4. 线程状态

java多线程 对象传递 java多线程通信_后端


创建状态:当用 new 操作符创建一个线程的时候

就绪状态:调用 start 方法,处于就绪状态的线程并不一定马上就会执行 run 方法,还需要等待CPU的调度

运行状态:CPU 开始调度线程,并开始执行 run 方法

阻塞状态:线程的执行过程中由于一些原因进入阻塞状态比如:调用 sleep 方法、尝试去得到一个锁等等

死亡状态:run 方法执行完 或者 执行过程中遇到了一个异常

二、线程安全

1. 死锁

1、产生死锁的条件

  • 互斥条件:进程要求对所分配的资源进行排它性控制,即在一段时间内某资源仅为一进程所占用。
  • 请求和保持条件:当进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
  • 不剥夺条件:进程已获得的资源在未使用完之前,不能剥夺,只能在使用完时由自己释放。
  • 环路等待条件:在发生死锁时,必然存在一个进程–资源的环形链。

2、死锁demo

public class TestDeadLock {
    private static String a = "A";
    private static String b = "B";

    public static void deadLock () {
        Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (a){
                    System.out.println("threadA get a");
                    synchronized (b){
                        System.out.println("threadA get b");
                    }
                }
            }
        });
        Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (b){
                    System.out.println("threadB get b");
                    synchronized (a){
                        System.out.println("threadB get a");
                    }
                }
            }
        });
        threadA.start();
        threadB.start();
    }
    public static void main(String[] args) {
        deadLock();
    }
}

3、怎么查看死锁?

Linux下:ps -ef | grep java 或者 jps -l 查看Java进程的pid

Windows下: jps -l 查看Java进程的pid

然后jstack pid:查看线程情况

java多线程 对象传递 java多线程通信_java多线程 对象传递_02

java多线程 对象传递 java多线程通信_死锁_03

2、Java内置锁 synchronized

1、synchronized依赖于底层的操作系统的Mutex Lock来实现的, JDK1.6之后做了较大的优化-锁升级机制。

  • 原子性:指一个操作或者多个操作,要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断,要么就都不执行。
    持有同一个锁的两个同步代码块,只能串行进入。
  • 可见性:当一个线程对共享变量进行了修改,那么另外的线程都是立即可以看到修改后的最新值。
    如果对一个变量执行lock操作,将会清空工作内存中此变量的值,在执行引擎使用这个变量前需要重新执行load或assign操作初始化变量的值。
    对一个变量执行unlock操作之前,必须先把此变量同步回写到主内存中(执行store和write操作)。
  • 可重入性:一个线程可以重复获取自身已经获取的锁,避免死锁

2、锁的内存语义

  • 当线程释放锁时, JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到主内存中
  • 当线程获取锁时, JMM会把该线程对应的本地内存置为无效。从而使得被监视器保护的临界区
  • 代码必须从主内存中读取共享变量

3、锁释放和锁获取的内存语义

  • 线程A释放一个锁,实质上是线程A向接下来将要获取这个锁的某个线程发出了(线程A对共享变量所做修改的)消息。
  • 线程B获取一个锁,实质上是线程B接收了之前某个线程发出的(在释放这个锁之前对共享变量所做修改的)消息。
  • 线程A释放锁,随后线程B获取这个锁,这个过程实质上是线程A通过主内存向线程B发送消息

4、synchronized用法

  • 修饰代码块
  • 修饰实例方法
  • 修饰静态方法

本质上能锁的资源就两类:对象、类

5、扩展

javap -c -s -v -l xxx.class 可以查看对应的字节码指令

  • 同步代码块:由monitorenter指令进入,然后monitorexit释放锁
  • 同步方法:通过ACC_SYNCHRONIZED标识


    本质都是对对象监视器 monitor 的获取。

3、Java显示锁 JUC-Lock

  • JUC包,代码写的都非常精妙
  • 核⼼类AQS( AbstractQueuedSynchronizer )
  • Lock是一个接口提供了无条件的、可轮询的、定时的、可中断的锁获取操作,所有加锁和解锁的方法都是显式的
  • 包路径是: java.util.concurrent.locks.Lock
  • 核⼼方法是lock(), unlock(), tryLock()
  • 实现类有ReentrantLock、 ReentrantReadWriteLock、 ReadLock、
    WriteLock

1、锁的公平性

1、公平锁/非公平锁的含义

公平锁:一个线程组里,能保证每个线程都能拿到锁。

非公平锁:一个线程组里,存在线程拿不到锁的情况。

java多线程 对象传递 java多线程通信_java多线程 对象传递_04

2、如何能保证每个线程都能拿到锁?
2.1、队列FIFO

• 是一个完美的解决方案,也就是先进先出, ReentrantLock也就是用队列实现的公平锁和非公平锁。
• 公平锁中,如果有另一个线程持有锁或者有其他线程在等待队列中等待这个锁,那么新发出的请求的线程将被放入到队列中。
• 非公平锁中,只有当锁被某个线程持有时,新发出请求的线程才会被放入队列中(此时和公平锁是一样的)。所以,它们的差别在于非公平锁会有更多的机会去抢锁。

2.2、 CLH同步队列

• AQS 核⼼思想是,如果被请求的共享资源空闲,则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程,并且将共享资源设置为锁定状态。如果被请求的共享资源被占用,那么就需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制,这个机制是用 CLH 队列变种实现的,即将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。
• CLH同步队列( Craig、 Landin 和 Hagersten三位大佬的发明)一种基于虚拟队列、无饥饿性的自旋公平锁。 AQS会将当前线程已经等待状态的信息构造成一个节点(Node)并将其加入到CLH同步队列,同时会阻塞当前线程,当同步状态释放时,会把首节点唤醒(公平锁),使其再次尝试获取同步状态

4、Lock和synchronized的区别

  • 都是可重入锁(Java未提供不可重入锁,因为不可重入锁会造成死锁问题)
  • synchronized依赖JVM, lock依赖JDK的API
  • synchronized是非公平锁, lock可以实现公平锁
  • lock等待可中断
  • lock可以绑定多个条件,选择性通知

三、线程间同步

1、volatile

  • 适用于一写多读的场景
  • volatile存在的背景
    互斥的悲观锁是较重的操作
    有些场景下,仅单个线程去更新值,其他线程读取值
    数据互斥访问的诉求不强
  • 典型的场景
    java自带的原子类Atomic类
    高流量的接口限流值的获取及更新
  • volatile作用 – 内存可见性
    每次读取变量的时候,都从主存中取。而不是从各个线程的“工作内存”
    而在每次写入变量的时候,都将线程工作内存的值写入主存