Java多线程小结

简述

Java是支持多线程编程的语言，线程相比于进程更加轻量级，线程共享相同的内存空间，但是拥有独立的栈。减少了进程建立、销毁的资源消耗。jdk1.5后对java的多线程编程提供了更完善的支持，使得java的多线程编程更加方便简洁。本文旨在通过对Java多线程知识的梳理，整理出一个大纲，使得读者对多线程的编程有更加完善的认识。

线程生命周期的管理

• 线程的创建
  
  java中线程的创建主要有两种方式：

1. 继承Thread类（Thread中方法主要用于针对线程本身的处理）；
2. 实现Runnable接口；

• 线程的通讯
  
  线程之间的通讯实际上是线程之间传递参数的问题。

1. 往线程中传递参数： 通过新建线程的构造函数；
2. 线程执行中，往外界传递参数：
   

   • 通过方法的返回值，但可能线程未执行完成，所以返回NULL。所以，用轮询的方式，获取方法返回值。
     
     缺点是浪费CPU周期。
   • 通过注册回调方法，在构造线程的时候传入回调类，然后，在线程执行过程中调用回调方法。
   • JDK1.5，提供了Future、Callable和Executor，Executor子类ExecutorService创建线程，实现Callable接口作为回调方法（实现call()方法），返回一个Future类。

• 线程同步
  
  当多线程共享资源时，必须考虑同步问题。可以用synchronized关键字标注关键对象或方法。但是，同步不仅影响性能，同步的越多越容易造成死锁问题。（死锁：两个线程想要独占某种资源，但是，两者同时占用这种资源的子集的情况）

  同步的替代方法：

1. 尽可能使用局部变量而不是字段，基本类型传参是值传递，是线程安全的(String也是安全的，一旦创建不能更改)；
2. 构造函数一般不需要考虑线程安全问题；
3. 将非线程安全的类作为线程安全类的一个私有字段；

注：多线程中使用System.out输出，也属于共享资源。

• 线程的调度
  
  JVM的线程调度器，抢占式的(preemptive)和协作式的(cooperative)。由于一个线程长时间占用CPU，会造成其他线程的饥饿状况。可以通过设置线程的优先级来改变这种情况，但是，在相同优先级的线程中，需要使用如下6种类方法，手动控制：

1. 对I/O阻塞；
2. 放弃，调用Thread.yield()，提供给相同优先级的线程CPU的使用机会；
3. 休眠，sleep()，提供给相同优先级及以下优先级CPU的使用机会；
4. 连接线程，join()，等待某个指定线程执行结束，或者执行一段时间；
5. 等待某个对象,wait()，放弃对一个对象的锁定并暂停（之前的方法并不会放弃资源）；
6. 结束，方法返回return;

线程池

dk1.5对线程池提供了很好的支持。线程池的建立主要是为了减少内存资源的损耗，减少线程新建和删除的损耗，通过将任务（特定的线程）放置到队列中，然后，使用不同的策略，利用线程池中的线程处理队列中的任务。

ExecutorService调用一个基础API创建线程池，通过不同队列实现不同特性的线程池。队列是独立于线程池的一部分，用于放置线程池中未及时处理的任务。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 线程池包装
 */
public class BearThreadPool {

    private ExecutorService pool;

    public void createCachedThreadPool(){
        pool = Executors.newCachedThreadPool();
    }

    public void addTask(Runnable task){
        pool.submit(task);
    }

    public void termination(){
        pool.shutdown();
    }
}

/**
 * 线程
 */
public class Task implements Runnable {

    private String taskId;
    private TaskCallBack callback;
    public Task(String taskId, TaskCallBack callback){
        this.taskId = taskId;
        this.callback = callback;
    }

    public void run() {
        synchronized (System.out){
            System.out.println(taskId);
            callback.before();
            callback.middle();
            callback.after();
            System.out.println("==========");
        }

    }
}

/**
 * 回调函数接口
 */
public interface TaskCallBack {

    void before();

    void middle();

    void after();

}