java多線程的入門小記

java的多線程

java的多線程的概念，向來都是很複雜、籠統、抽象的。現實世界只有將知識點抽象事後纔能有效的傳播，可是傳播的過程當中，只有將抽象的知識點具象化，咱們才能習得。因此咱們會將個別內容點進行一個具象化進而解剖。當咱們理解完了以後最終將其抽象成一個個名詞：多線程、資源、鎖等。

本文僅從如下的範圍內容來談談java的多線程。

1. 何爲線程，線程的做用

2. 資源的控制，鎖的介紹

3. 線程池的做用

4. 多線程的經常使用工具和方法

1.何爲線程

官方解釋：線程是一個單一的順序控制流程。

線程分主線程、子線程。由主線程來建立子線程來執行各類任務。

舉例說明：以動漫「火影忍者」舉例說明，主線程就比如每個忍者，他們構成了最基本的忍者世界，一個忍者能夠按照任務的緩急、難易程度同時執行多個任務。同時忍者也能分身（調用自身查克拉）來分擔自身的任務，這就比如，忍者世界觀中的忍者主體，基本等同於程序中的主線程。主線程沒了，分身則主觀上不可控，就消失了。

由上圖可見，主線程與子線程的關係和忍者與分身的是很類似，也就是說，主線程能作的事，咱們都能讓子線程幫咱們作。忍者本身能作的事也能去靠分身去作。接下來，咱們來看兩段代碼。

代碼一和代碼二最終的結果都是隻作了一件事，向控制檯輸出「Hello World!」。可是代碼一是由主線程去作的；代碼二是由主線程建立的子線程去作的。這裏咱們能夠看出，主線程和子線程的本質上區分並不大，由於它們都執行相同的邏輯，這一點上並無進行區分。

程序若是都是按照單個線程的話，那麼全部任務的執行均是按照順序來進行（串行執行）。

而多線程的做用是能夠安排不一樣的線程執行不一樣的任務。

上圖是一個理論值，咱們在某些任務密集的場景下，多線程的執行效率多數狀況下可能高於單線程的執行。

爲何說是可能，由於這裏建立子線程是會消耗性能的，也帶有時間消耗，若是設置不合理，單單建立子線程的時間成本就遠大於執行任務的時間成本，這一點要結合實際場景進行考慮。

舉例說明：火影裏的忍者也不會接到一批任務就立刻分身去一個個的作，他們也得結合任務的實際狀況來考慮使用分身。

1. 線程能夠執行正確的邏輯代碼

2. 線程的建立也伴隨着性能消耗，並非無消耗

2.資源的控制

java中的資源能夠理解爲，一個實例或基礎數據類型的變量的任何操做。實例或變量在這裏不能徹底算作資源，由於根據面向對象編程中的封裝性，代碼中直接將實例暴露出來給非本類的實例進行操做是一個大忌。

這裏咱們從如下資源和線程的關係進行解剖。

1. 一個線程能夠執行多個資源（串行）

2. 多個線程能夠執行多個資源（並行）

3. 單個資源能夠被一個線程執行（串線）

4. 單個資源能夠被多個線程執行（並行）

從這裏看，1和3沒什麼問題。由於這種機制下咱們確保了一個資源被一個線程執行（等同於一個任務被一個忍者（本體或分身都可）執行）。可是2和4就出現了一個現象，同一個資源被多個線程所操做，若是不加以控制，則會出現指定以外的執行結果或者直接產生死鎖。

舉例說明：兩個忍者都執行了同一個任務，去殺死鄰國的頭目，咱們假設忍者A過去殺死了頭目，忍者B後去的，發現頭目死了，那他接下來怎麼辦？算任務失敗仍是算完成了？

固然忍者B最後確定仍是回去覆命了，也算他任務成功，這是任務自己的規則和秩序所決定的，可是程序的世界是無秩序，須要程序員經過代碼去打造這個無序的世界從而造成秩序。

資源自身必定要包含約束性和規則性才能被正確的使用。

java自己提供了資源被多個線程調度的控制方式。

·synchronized關鍵字

·Atomic包

·ReentrantLock

·Semaphore

·CountDownLatch

·CyclicBarrier

·Phaser

咱們經過一張圖表來概況瞭解一下。

對於資源的控制的方式無非就是一個「鎖」 字。現實當中處處充斥着這樣的例子，例如一個城市的市長，按照規定只能有一個，誰上任，那麼市長這個資源位就被誰「鎖」住了。可是程序世界中的「鎖」和現實世界中的「鎖」差異很大。

·現實世界的鎖，是可見，它控制着某同樣可見的物體，好比：門、箱子等，而再由這些具備隔絕性質的物體去控制級別更高的資源，例如：門裏的東西、箱子裏的錢。也就是說現實世界的鎖是間接的控制資源。

·程序世界裏的鎖，則是一種更爲高級的抽象，它包含的對資源的各類維度的控制，咱們能夠將其理解爲「規則」，好比：某類資源在同一時刻只能有一個線程進行操做（同步性）、某類資源必須由多個線程同時操做（同步協做）、某類資源最多隻能有N個線程進行操做（資源調度許可證）。這些都是「規則」的運用。

java中有關於鎖的內容很是多，咱們這裏先用一張圖來簡要介紹一下，之後再着重篇幅去介紹每一個鎖的相關特性。

1. 任何實例對外提供的方法（儘可能避免對變量的直接操做）

2. 咱們須要在對外提供的方法內用「鎖」去控制方法內的被調度的規則。

3. 實行第二條以前必定要肯定當前的編程環境，是單線程的仍是多線程

3.線程池

用一段話形容線程和資源的關係那就是。某我的（

線程

）去作（

調度

）某件有要求和規則（

鎖策略

）的事（

資源

）；根據這件事（

資源

）的要求和規則（

鎖策略

）去約束作這個事人（

線程

）的作法。

咱們用各類鎖策略去保證資源能被正確的使用。這裏咱們還缺一個角度，那就是從線程的角度去調度資源。

咱們用一個問題開頭來展開對話。

·問：咱們能根據資源的數量去建立線程的數量嗎？

·答：不能，由於建立線程的開銷大，受機器的配置的限制。

·問：那麼能不能建立必定數量的線程，去循環的調度資源。

·答：這麼作是能夠的，可是資源數通常來講確定是多於線程數，咱們要控制資源的調度順序，還將來得及調度的資源能夠按先來後到原則存放到隊列。

·問：那資源數少於線程數時候，該怎麼樣去處理。

·答：咱們能夠保留必定量的線程，爲將來可能調度的資源作預備。

這就是一個線程池的雛形，線程池的雛形具備如下的基本特性

1. 具備最大的線程數限制

2. 有若干常備線程（核心線程）

3. 資源數若多超過了最大線程數的限制則會放入隊列中。

咱們來解刨線程池的最全的配置信息：

1. corePoolSize：核心線程數

2. maximumPoolSize：最大的線程數

3. keepAliveTime：無資源調度的線程回收的時間（默認單位：毫秒）

4. TimeUnit：時間單位

5. BlockingQueueRunnable：多餘的資源放入的隊列

6. ThreadFactory：線程的工廠類

7. RejectedExecutionHandler：線程池調度資源的策略

按照咱們常規的設置

BlockingQueue maximumPoolSize ≥ corePoolSize

·corePoolSize會隨着資源調度數增長至maximumPoolSize

·當線程空閒時，會根據keepAliveTime來回收線程數（maximumPoolSize-corePoolSize）

·BlockingQueue分無界Queue和有界Queue。

·當資源調度大於maximumPoolSize時會放入BlockingQueue中

o 當BlockingQueue是有界隊列則存入

o 當BlockingQueue是無界隊列則根據策略調整

·當資源調度數大於BlockingQueue的長度，則根據RejectedExecutionHandler的策略來調整資源調度狀況。

o AbortPolicy：默認策略，捨棄最新的資源調度，並拋出異常

o DiscardPolicy：捨棄最新的資源調度，不會有異常

o DiscardOldestPolicy：捨棄在隊列中隊頭的資源

o CallerRunsPolicy：交由主線程去執行（慎用）

o 自定義拒絕策略：實現RejectedExecutionHandler接口，編寫特殊業務的拒絕策略。

總結：線程池就是多個線程來調度多個資源時所優化的一種多維度的策略，它的核心就是線程的複用以及資源的緩衝存儲。

​